Projekt SMILE: Wie smarte Pflanzen und blockbasiertes Programmieren Schülerinnen für Informatik begeistern
Schülerinnen mehr Vertrauen in ihre Programmierfähigkeiten verleihen

 

Wenn an den europäischen Universitäten die Informatik-Studierenden ihren Abschluss feiern, ist unter fünf von ihnen im Durchschnitt nur eine Frau dabei. Die Zahl der Hochschulabsolventinnen in den MINT-Fächern ist im Verhältnis zu den Studienabschlüssen von Männern nach wie vor extrem gering. Um die Anzahl an Informatik-Akademikerinnen nachhaltig zu steigern und die Abbruchquoten zu senken, muss die Begeisterung für Computertechnologie schon früh geweckt werden. Das Projekt SMILE sucht deshalb nach Wegen, die dies ermöglichen: Wissenschaftler*innen des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) und der Universität Bremen untersuchen gemeinsam mit weiteren Projektpartnern, wie bei Schülerinnen das Interesse an der Informatik geweckt werden kann – mit Robotern, intelligenten Objekten und smarten Umgebungen gepaart mit blockbasiertem Programmieren.

Am DFKI-Forschungsbereich Cyber-Physical Systems unter Leitung von Prof. Dr. Rolf Drechsler wird erforscht, ob und wie sich durch vereinfachte Programmiersprachen, smarte Umgebungen und einen engen Alltagsbezug die Technikbegeisterung bei jungen Mädchen steigern lässt. In einer neuen Studie wurden hierzu Hauspflanzen verwendet, die von zwölf Sechstklässlerinnen durch Lichtsensoren, MP3-Player und weitere Geräte in smarte Objekten verwandelt wurden – mit Erfolg. Die Studie zum Einfluss von smarten Alltagsobjekten auf die Programmierfähigkeiten und die Einstellungen von jungen Schülerinnen beweist: Der Einsatz von blockbasierten Programmierumgebungen und greifbaren Gegenständen hilft, um Mädchen in ihren Fähigkeiten selbstbewusster zu machen und dieses Bewusstsein nachhaltig zu stärken.

Studie zum Programmieren von Alltagsgegenständen erhält internationale Anerkennung

An vier Tagen lernten die Mädchen zwischen elf und zwölf Jahren in einem Workshop am DFKI in Bremen, wie sie mithilfe von Minicontrollern und blockbasierter Programmierung verschiedene Geräte, darunter Licht-, Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren, LED-Lichter, Wasserpumpen und MP3-Player, so verbinden und steuern können, dass sie automatisch für das Wohl einer Pflanze sorgen. Die Einstellungen wurden dabei dem Charakter der Pflanze angepasst, den die Schülerinnen zuvor auswählen konnten – je nachdem, ob die Pflanze es laut oder leise, hell oder dunkel bevorzugt. Als weiteres Ergebnis stellen die Wissenschaftler*innen des DFKI hierbei fest, dass junge Mädchen, die bereits Grundkenntnisse in Informatik besitzen, schneller und nachhaltiger für das Programmieren von smarten Objekten zu begeistern sind und ihre Fähigkeiten im Nachhinein mehr zu schätzen wissen.

Die Studie erscheint im Rahmen des SIGCSE Symposiums 2020 in den USA, der größten Konferenz zum Thema Informatikunterricht weltweit. Sie ist bereits die dritte, die das DFKI als Partner des Projekts SMILE zum Thema blockbasierte Programmiersprachen durchgeführt hat. Allen Untersuchungen steht die Frage voran, wie diese bei Einführungskursen in die Informatik effektiv genutzt werden kann. In diesem Zusammenhang wurde eine Plattform für die blockbasierte Programmierung von Smart Environments (BEESM) erstellt, welche die zwei Trendthemen smarte Umgebungen und visuelles Programmierens verbindet. Die Plattform stellt einzelne Funktionen als verschiebbare Blocks dar und ist leichter zu verstehen und einzusetzen. Mit ihr können neben smarten Umgebungen auch Roboter und intelligente Objekte wie Pflanzen programmiert werden. In diesem Bereich der Informatik, in dem nicht nur vor dem Bildschirm, sondern auch mit haptischen Geräten gearbeitet wird, sieht das Projekt SMILE großes Potential.

Smarte Umgebungen als zielgruppengerechter Zugang zur Informatik

Hinter dem Kürzel SMILE versteckt sich der Projekttitel „Smarte Environments als Kontext motivierender Lernangebote für einen wachsenden Anteil von Informatikerinnen“. Neben dem Forschungsbereich Cyber-Physical Systems des DFKI und der Universität Bremen beteiligen sich ebenso die Universität Oldenburg, die Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg und das OFFIS Institut für Informatik. Als smarte Umgebung dient dem Projekt unter anderem das Bremen Ambient Assisted Living Lab (BAALL), eine Wohnung der nächsten Generation mit Sprachsteuerung und intelligentem Kleiderschrank, die das DFKI in Bremen entwickelt hat.

Zusätzlich zu der Forschung zur Verbesserung des Informatikunterrichts umfasst das Projekt SMILE Informationsveranstaltungen und Workshops, die Schülerinnen für die Informatik begeistern und gewinnen sollen. Rund um das Thema „Smarte Umgebungen“ werden von den Projektpartnern aktuelle und zielgruppengerechte Zugänge zu Informatikthemen entwickelt, die Mädchen und junge Frauen ansprechen. Das Verbundprojekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über eine Laufzeit von drei Jahren gefördert.

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Verschiedene Sensoren und ein Microcontroller wurden während des SMILE Workshops mit einer Zimmerpflanze verbunden und auf einem Laptop programmiert. Quelle: DFKI GmbH, Mazyar Seraj