Konzept eines Arrays näherbringen? Schubkasten!

Immer wieder stelle ich mir die Frage, wie ich informatische Inhalte möglichst leicht verständlich, also als Analogie, haptisch greifbar, …, darstellen kann. Ich erhoffe mir dadurch, dass besonders Schüler, die über weniger Abstraktionsvermögen verfügen, die Thematik leichter durchdringen und sich für informatische Themen motivieren können.

Schubkasten-Idee

Die Idee mit dem Schubkasten ist nicht neu, allerdings wird die Analogie oftmals nur als Bild gezeigt, um Arrays darzustellen.
Erst vor Kurzem habe ich den geeigneten „Container“ für die Analogie gefunden. Oftmals haben die Schubkästen, die man im Bau- oder Bastelmarkt kaufen kann, nur eine Öffnung, haben keinen Deckel, usw.
Gestern habe ich die unten abgebildete Sammelbox (s.u.) bei Thomas Philipps gefunden. Mit den einzeln verschließbaren Boxen (inkl. Nummernaufkleber) ist der Lesezugriff direkt abbildbar, da man von aussen die Werte nicht ablesen kann.

Analogie

Mit der Schubkasten-Analogie lassen sich viele informatische Vorgänge rund um das Array abbilden, seien es String-Arrays, Integer-Arrays (siehe Bild oben), aber auch der Unterschied zwischen einem Null-Pointer („Es ist nichts in der Box“) und der Wert 0 ist abgespeichert („Es ist ein Zettel mit dem Wert 0 in der Box“).

Auslesen

Das Auslesen der Werte wird mittels eines Rollenspiels nachgespielt. Ein Schüler fragt einen anderen (Stichwort „Pointer“) z.B. 3. Stelle des Arrays (=Box mit Wert 2). Dieser übergibt ihm den Wert in Form des Zettels. Nun kann mit dem Wert etwas angestellt werden, bzw. dieser für eine Berechnung benutzt werden usw.

Zuweisen

Die Zuweisung funktioniert ähnlich wie das Auslesen, nur kann nun der erste Schüler einen Wert in Form eines neuen Zettels in der Box ablegen.

Mehrdimensionale Arrays

Einziger Nachteil meiner Box: Die Böxchen sind durchsichtig und sie sind nicht in einer Reihe, was vielleicht später bei mehrdimensionalen Arrays zu Verwirrung führen könnte. Allerdings denke ich, dass die Zahlenaufkleber dafür sorgen, dass man die Werte von aussen nicht lesen kann und die mehrdimensionalen Arrays kann man mit z.B. mit Streichholzschächtelchen (übrigens ein Schibboleth) innerhalb der Böxchen darstellen.

Unterrichtsidee für die Berufsschule

Lehr-Lern-Situation

Ich unterrichte momentan alle Azubis des ersten Ausbildungsjahrs der IT-Berufe (ca. 120 Schüler). Die Schüler kennen bereits Variablen, If-Bedingungen, Select-Case-Bedingungen und eindimensionale Schleifen.

Motivationsphase

Zunächst nehme ich ein Kästchen aus dem Schubkasten heraus und stelle den Schülern diese als Analogie für eine Variable vor. Diese kennen Sie bereits. Die Zeit- und Übersichtsprobleme, die sich aus dem Erstellen von vielen Variablen ergeben, werden diskutiert. Als Lösung präsentiere ich die Schubkastenbox (s.o.) Es werden die Vorteile der Boxidee gesammelt und ich stelle die Syntax des Erstellens, Werte-Zuweisens und Auslesens von Arrays in der geeigneten Programmiersprache vor.

Anwendungsphase

Die Aufgabenstellung der Anwendungsphase lautet wie folgt:
„Eine Restaurantbesitzer möchte den Überblick über die Umsätze der letzten 2 Wochen mit dem Computer behalten und diese auswerten. Zur Zeit wird dies per Vergleich der Kassenausdrucke an einer Pinnwand dargestellt . Ihr Ausbilder hat Ihnen den Auftrag gegeben, ein Computerprogramm zu schreiben, dass die Umsätze (12 Werktage) mittels eines Arrays in einem Computerprogramm abzubilden. Es soll der Durchschnitt berechnet werden und die drei Tage mit den höchsten Umsätzen sollen angezeigt werden können.“

Ihr Ausbilder hat Ihnen die folgenden Vorgaben gemacht:

  1. Der aktuelle Umsatz des Tages soll im ersten Array-Feld stehen. Der Eintrag vom vorherigen Tag steht dann logischerweise im zweiten Feld, usw.
  2. Wenn ein neuer Eintrag in das Array hinzugefügt werden soll, verschieben sich alle anderen Einträge um einen Tag nach hinten.

Wie sieht mein aktuelles Klausur-Arrangement aus?

Mein Klausurarrangement

Mein Klausurarrangement hat sich in der Vergangenheit doch stark verändert. Daher möchte ich hier mein aktuelles Setup schildern.

Sitzordnung

Zunächst einmal stellen wir alle Tische parallel zum Lehrertisch auf, damit ein über die Ecke schielen nicht klappt. Weiterhin sollte, wenn möglich, immer nur ein Prüfling am Tisch sitzen. Das hat weiterhin den Vorteil, dass sie genügend Platz für das Material haben.
Manchmal klappt das nicht, da die Klasse größer ist, dann kann man bei uns einen großen Klausurraum buchen.
Wenn alle Prüflinge sitzen, dann begebe ich mich in den hinteren Bereich des Raums, sodass ich alles genau überblicken kann.

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Weiterhin kann man auf dem Foto gut erkennen, dass ich mit dem Beamer die aktuelle Uhrzeit anzeigen lasse (z.B. von hier), sodass auch die Fragerei nach der Uhrzeit nicht aufkommt.

Erlaubte Hilfsmittel / Was ist auf dem Tisch?

Wie hier bereits vertwittert, müssen alle Prüflinge ihre Handys und mittlerweile auch Smartwatches vor der Arbeit vorne auf das Lehrerpult ablegen.
Grundsätzlich sage ich allen Prüflingen, dass sie alles vom Tisch nehmen sollen, außer 4 Seiten Papier, 2 Stiften (falls einer versagt), Getränke, Essen und sonstigen erlaubten Hilfsmitteln wie Taschenrechner oder Konzeptpapier.

Klausuraufgaben

Platz für Lösungen auf dem Aufgabenblatt

Anfangs habe ich in Informatik mit Word extra Tabellen angelegt, um Flächen in Form von Karopapier für die Lösung der Aufgaben abzudrucken. Leider habe ich das schnell aufgeben müssen, da manche Prüflinge direkt los schreiben und keinen Tintenkiller zur Hand haben, also doch wieder auf eigenes Papier zurückgriffen. Mittlerweile wird die Arbeit wieder direkt auf eigenem Karopapier gelöst.

Falten, Korrigieren, Tackern

Wenn ein Prüfling fertig ist, muss er alle Blätter seiner Arbeit im Stapel in der Mitte falten und mir abgeben. Erst nachdem ich die Arbeit korrigiert habe, wird Aufgabenblatt mit Lösungsblättern zusammengetackert. Das beruht auf der Erfahrung, dass ich bei zusammengetackerten Blättern einfach länger brauche, bis ich alle Aufgaben korrigiert habe. Sind sie nicht zusammengetackert, kann ich sie zunächst auf dem Schreibtisch ausbreiten und habe den kompletten Überblick über alle gelösten Aufgaben und muss nicht suchen, wo der Schüler möglicherweise eine Teilaufgabe untergebracht hat.

A- oder B-Gruppe

Man kann natürlich noch dafür sorgen, dass es zwei verschiedene Gruppen gibt, sodass das Abschreiben weiterhin erschwert wird. Einfacher geht es jedoch, wenn man wie ich zwei Themengebiete in einem Lernfeld prüfen muss (Lernfeld 4 – Einfache IT-Systeme). Hier wird zeitlich das Gebiet Elektrotechnik, sowie Digitaltechnik kontrolliert. Mein Kollege und ich teilten also die Arbeit in 2 Teile und teilen je einer Hälfte der Klasse zunächst den Elektrotechnikteil (~Gruppe A) und der anderen Hälfte den Digitaltechnikteil (~Gruppe B) aus. Wenn ein Schüler mit einem Teil fertig ist, teilt die LK ihm den anderen Teil der Arbeit aus.

Es muss nicht gleich ein Surface Pro sein…

Das Microsoft Surface Pro 4 kostet je nach Ausstattung um die 1000€.

Da ich bereits ein Android-Tablet habe, wollte ich wissen, ob es mit einem stinknormalen Android-Tablet die Möglichkeit des Annotierens eines digitalen Dokuments, ähnlich wie mit dem Stylus des Surface, gibt.

Mit dem Surface Pro lassen sich einfach mit dem mitgelieferten Stift Dinge aufschreiben, ohne dass der Handballen einem in die Quere kommt. Leider gibt es nicht viele Apps, die dies unter Android ermöglichen, bis eben auf Inkredible.

Inkredible erkennt aufgrund der geringen Dicke des Stylus, dass es sich eben um einen solchen handeln muss, sodass man auch den Handballen auflegen kann. Im Übrigen ist Inkredible auch im IOS App Store erhältlich.

Mit Inkredible ist die Grundfunktion des Stifts kostenlos. Möchte man andere Schreibstile (z.B. Pinsel, o.ä.)  benutzen, müssen diese gekauft werden.

Ich habe die App erst vor wenigen Tagen kennengelernt, bin aber positiv überrascht. Mal sehen, ob ich es in meinen normalen Unterrichts-Workflow einbaue.

Linux Einstieg in der Berufsschule mittels VPS?

VPS? Was ist das?

Auf real existierender Hardware werden mehrere virtuelle Server emuliert, sodass auf einem Gerät eine Vielzahl kleiner Servern laufen kann. Aufgrund der extrem geringen Systemanforderungen von Linux kann so eine hohe zweistellige Zahl an virtuellen privaten Servern (kurz VPS) auf nur einem physischen Gerät betrieben werden.

Das Ganze ist nicht nur sehr angenehm für Admins, sondern diese Virtualisierung lohnt sich vor allen Dingen für preisbewusste Kunden. Es ist ohne Weiteres möglich einen VPS für unter 5€ im Monat zu bekommen. Zu bestimmten Terminen wie Black Friday oder Weihnachten stellen Hosting-Anbieter noch günstigere VPS-Angebote ins Netz.

Einer meiner VPS bietet mir 1 CPU Core, 512MB RAM, 80GB HDD, 1TB Bandbreite und 1 IPV4 + 10 IPV6 Adressen. Das Ganze kostet mich 30€ im JAHR!
Wozu das Ganze? Um ein paar Stichworte zu nennen: eigene VPN-Umgebung, Compile-Server, eigene Cloud-Umgebung, usw.

Virtuelle Server? Was hat das mit Schule zu tun?

Nicht nur privat kann man VPS nutzen. In der Ausbildung von Fachinformatikern bietet sich der Blick über den Tellerrand (Richtung Linux) an.

Ein weiterer Pluspunkt: VPS stehen mit beiden Beinen im Internet und müssen nicht erst per NAT o.ä. künstlich ins Internet gehoben werden, wie es mit einer Windows-Instanz aus dem Schulnetz der Fall wäre.
Weiterhin ist das mühsame Installieren Vergangenheit, da die Installationen sich leicht über die Hoster-Weboberfläche auf den Ursprungszustand zurücksetzen lassen (siehe Screenshot). Das bedeutet, dass die Azubis nichts kaputt machen können. Viele Anbieter bieten meist mehrere Linux-Distributionen an, sodass man alle kennenlernen kann und die Gemeinsamkeiten und Unterschiede praktisch feststellen kann.

Distributionen
Distributionsauswahl

Verortung im Rahmenlehrplan

Im Rahmenlehrplan der Fachinformatiker habe ich mehrere Lernfelder ausmachen können, die zum Einsatz von VPS einladen:

Lernfeld 7: Vernetzte IT-Systeme z.B. Planung, Aufbau und Konfiguration von Netzwerkbetriebssystemen; Inbetriebnahme und Übergabe (Benutzer- und Ressourcenverwaltung)

Lernfeld 10: Betreuen von IT-Systemen z.B. Warten und Instandhalten – Hard- und Softwarekomponenten

Kostenübernahme

Im Gegensatz zu einer einmaligen Investition wie dem Kauf von mehreren Raspberry Pis, stelle ich mir die Kostenübernahme durch Schulträger schwieriger vor. Allerdings sind die Kosten für einen VPS sehr gering, sodass jeder Azubi zumindest einen VPS für 1-2 Monate mieten können dürfte. Eine Unterstützung durch den Arbeitgeber kann ich mir in vielen Fällen auch vorstellen.

Auswahl des VPS-Anbieters

Natürlich unterscheiden sich die Anbieter nicht nur im Preis, sondern auch in Ruf und Leistung. Oftmals gibt es Anbieter, die extrem günstige Preise aufrufen, da sie erst kurz auf dem Markt sind oder auch zu viele Instanzen auf einem Host (sprich „overselling“) laufen lassen. Auf lowendtalk.com kann man Angebote für VPS einholen und sich gleichzeitig über die Erfahrungen mit den Anbietern austauschen.
Weitere gute Anlaufpunkte sind lowendbox.com und lowendstock.com.