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\title{Mobile Informatiksysteme im Unterricht}
\author{Daniel Spittank}
\institute{}
\date{Donnerstag, 15. Februar 2015}

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\begin{document}
%\maketitle

\begin{frame}
\titlepage
\end{frame}

\section{Einleitung}
\subsection{Inhalt}
\begin{frame}{Inhalt}
%\setlength{\columnseprule}{0.1pt}
\begin{multicols}{2}
% \begin{footnotesize}
   \tableofcontents
% \end{footnotesize}
\end{multicols}
\end{frame}

\subsection{Ausgangslage}
\begin{frame}{Informatisierung der Gesellschaft}
	\begin{itemize}
		\item<1-> Informatiksysteme werden immer weiter entwickelt.
		\item<1-> Informatik durchdringt den Alltag.
		\item<1-> Die moderne Welt ist ohne Informatik kaum vorstellbar.
		\item<2-> Informatiksysteme werden mobil.
		\item<2-> Mobile Informatiksysteme sind überall anzutreffen.
		\item<2-> \enquote{Internet-Nutzung wird mit zunehmendem Alter zum integralen
		Bestandteil des Alltags}\textcite{DIVSI2014}.
		\item<3-> Klassische, stationäre Informatiksysteme verlieren an Bedeutung.
	\end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}{Fehlvorstellungen}
	\begin{itemize}
		\item<1-> \alert<1>{Trotzdem wird Informatik mit Computertechnik gleichgesetzt.}
		\item<2-> Dieses Bild haben insbesondere auch Schüler.
		\item<2-> Schüler werden noch häufig mit Computerkursen konfrontiert.
		\item<2-> Der Informatikunterricht findet im Computerraum statt.
		\item<3-> \alert<1>{Mobile Geräte als Ausweg?}
	\end{itemize}
\end{frame}

\subsection{Motivation}
\begin{frame}{Vorteile und Hoffnungen}
	\begin{itemize}
		\item Stärkerer Alltagsbezug
		\item Flexiblere Unterrichtsgestaltung
		\item Außerunterrichtliche Nutzung
		\item Mehr sachbezogene Kommunikation und Interaktion
		\item Höhere Motivation
		\item Nutzung eigener Geräte
		\begin{itemize}
			\item Verringerter Wartungsaufwand
			\item Geringere Kosten
		\end{itemize}
	\end{itemize} 
\end{frame}
\begin{frame}{Nachteile und Befürchtungen}
	\begin{itemize}
		\item Erschwerte Bedienung
		\item Verringerte Geschwindigkeit
		\item $\Rightarrow$ Frustration?
		\item Exklusive Nutzung der Geräte
	\end{itemize} 
\end{frame}

\subsection{Alltagsbezug}
\begin{frame}{Gerätebesitz}
 	Gerätebesitz nach JIM-Studie 2014 \textcite{MPFS2014}
 	\begin{itemize}
 		\item 99\% aller 12- bis 19-jährigen Schüler besitzen ein Mobiltelefon.
 		\item<2-> Ein stationäres Informatiksystem besitzen hingegen nur 73\% der Mädchen und 78\% der Jungen.
		\item<3-> Außerdem sind Mobiltelefone gleichermaßen bei allen Altersgruppen zu finden.
 		\item<3-> Smartphone: etwa 90\% bei Mädchen und 87\% bei Jungen
 		\item<4-> Mobiler Internetzugang: etwa 75\% bei Mädchen und 71\% bei Jungen
 	\end{itemize} 
\end{frame}

\begin{frame}{Verfügbarkeit von Geräten}
	\begin{itemize}
		\item<1-> Persönliche Geräte der Schülerinnen und Schüler sind vorhanden.
		\item<1-> Telefone der Schülerinnen und Schüler werden immer \enquote{smarter}.
		\item<1-> Hersteller drängen mit ihren Angeboten in die Schulen (allen voran Apple mit seinen iPads).
		\item<1-> Schulbuchverlage bieten einzelne Apps und arbeiten an eigener Plattform.
		\item<2-> Mobile Informatiksysteme werden also mittelfristig den Weg in die Schulen finden oder sind bereits da.
		\item<3-> Diese Einführung sollte didaktisch sinnvoll gestaltet werden!
	\end{itemize}
\end{frame}

\subsection{Gesellschaftliche Reaktionen}
\begin{frame}{Sorgen}
	\begin{itemize}
		\item Mobiltelefone werden häufig mit der Verbreitung von Pornographie und Gewaltvideos in Verbindung gebracht.
		\item Mobiltelefone werden in erster Linie als Ablenkung vom Lernen betrachtet.
	\end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}{Reaktionen}
	\begin{itemize}
		\item Verbote sind an Schulen üblich.
		\item Teilweise sogar gesetzliche Handyverbote an Schulen (in Bayern seit 2006)
		\item<2-> These: Dies ist dem Ziel der Entwicklung zum mündigen Gesellschaftsmitglied abträglich.
		\item<3-> Besser: Sinnvoll in den Unterricht integrieren und verantwortungsvollen Umgang vermitteln.
	\end{itemize}
\end{frame}

\section{Einsatzmöglichkeiten}

\subsection{Informatikunterricht}
\begin{frame}{Einsatz im Informatikunterricht}
	\begin{itemize}
		\item Mobilgeräte sind vollständige Informatiksysteme.
		\item Lehrpläne sind damit grundsätzlich umsetzbar (vgl. \cite{Heming2009}).
		\item<2-> Vorteile wie zuvor beschrieben
		\item<3-> Einige Zugänge eröffnen sich mit Mobilgeräten leichter, z.B.:
		\begin{itemize}
			\item Datenschutz
			\item Kommunikation(-sprotokolle)
			\item Nutzung von Audio (TTS, SR, Mikrofon) und Video (Kamera)
			\item Objektkarten $\leftrightarrow$ QR-Codes
		\end{itemize}
		\item<4-> Außerdem etwa: Modellierung und Simulation von Automaten
	\end{itemize}
\end{frame}

\subsection{Weitere Nutzungsmöglichkeiten in der Schule}
\begin{frame}{Unterrichtseinsatz}
\begin{multicols}{2}
	\begin{itemize}
		\item Allgemein
		\begin{itemize}
			\item Recherche
			\item Audiovisuelle Dokumentation
			\item Quiz
			\item Wissensnetze
			\item Notizen
			\item (Präsentation)
		\end{itemize}
		\item<2-> Sozialwissenschaften
		\begin{itemize}
			\item Interviews und Umfragen
			\item Statistiken
			\item Umgang mit Medien (als Informationsquellen)
		\end{itemize}
		\item<3-> Mathematik und NW
		\begin{itemize}
			\item Ersatz für GTR
			\item Simulationen
			\item GPS
		\end{itemize}
		\item<4-> Sprachen
		\begin{itemize}
			\item SMS-Stil
			\item Vokabeln
			\item Aussprache
		\end{itemize}
		\item<5-> Geographie
		\begin{itemize}
			\item GPS
			\item Kartenmaterial
		\end{itemize}		
	\end{itemize}
\end{multicols}
\end{frame}


\section{Kriterien}

\subsection{Zugänge}
\begin{frame}{Verschiedene Perspektiven}
	\begin{itemize}
		\item Akzeptanz der Wirklichkeit \citep[vgl.][]{SpittankExamen}
		\item<2-> Analyse der Wirklichkeit \citep[vgl.][]{Heming2009}
		\item<3-> Veränderung der Wirklichkeit \citep[vgl.][]{Heming2009} \begin{itemize}
	  		\item<4-> Entwicklung \textbf{für} die Geräte \citep[vgl.][]{Carrie2006}
	  		\item<5-> Entwicklung \textbf{mit} den Geräten\citep[vgl.][]{Carrie2006}
				\begin{itemize}
					\item Automatisierung
					\item Skripte
					\item Apps
					\item Geschlossene Laufzeitumgebungen
	  				\item Web-Apps
	  			\end{itemize}
	  		\end{itemize}
  	\end{itemize}  
\end{frame}


\subsection{Gerätetypen}
\begin{frame}{Gerätetypen}

\begin{tabular}{l|cccc}
Merkmal & Handys & Smartphones & Hybride & Tablets\\
\hline
Progammierbarkeit & $\ominus$ & $\oplus$ & $\oplus$ & $\oplus$ \\
Bedienung & $\ominus$ &$\odot$ & $\oplus$ & $\oplus$\\
Alltagsbezug & $\oplus$ & $\oplus$ & $\odot$ & $\ominus$\\
Mobilität & $\oplus$ & $\oplus$ & $\oplus$ & $\ominus$\\
Ausstattung & $\ominus$ & $\odot$ & $\oplus$ & $\oplus$\\
Kosten & $\oplus$ & $\odot$ & $\ominus$ & $\ominus$
\end{tabular}

\begin{center}
\small{$\oplus$ = geeignet, $\odot$ = eingeschränkt geeignet, $\ominus$ = ungeeignet}
\end{center}
\end{frame}

\subsection{Auswahlkriterien}
\begin{frame}{Auswahlkriterien}
	\begin{exampleblock}{Kriterien für die Geräteauswahl}
		\begin{multicols}{2}
			\textbf{Notwendig}
			\begin{itemize}
				\item Sinnvolle Einbindung
				\item Programmierbarkeit
				\item Verfügbarkeit von Werkzeugen und Dokumentation
				\item Alltagsbezug und Verbreitung
				\item Kosten
				\item Langlebigkeit
			\end{itemize}
			\pause
			\textbf{Wünschenswert}		
			\begin{itemize}
				\item Gute Ausstattung
				\item Freie Software
				\item Umweltfreundlichkeit und Sozialverträglichkeit
			\end{itemize}
		\end{multicols}
	\end{exampleblock}
	\pause
	\textbf{Fazit:} Von den relevanten Plattformen bleibt bisher nur Android übrig.
\end{frame}

\section{Android}
\subsection{Verschiedene Zugänge}
\begin{frame}{Verschiedene Zugänge}
	\begin{itemize}
  		\item Automatisierung
  		\item App-Generatoren (AppInventor etc.)
  		\item Programmier-Apps
  		\item App-Entwicklung
  		\item {\color<2->{green} Scripting}
  		\item<3-> SL4A, QPython, Kivy, C\# to go, Ruboto, \dots
  	\end{itemize}  
\end{frame}

\subsection{Scripting Layer for Android}
\begin{frame}{Vorteile}
	\begin{itemize}
  		\item SL4A ermöglicht Python und weitere Skriptsprachen,
  		\item<2-> ermöglicht sowohl direkte Ausführung als auch Erstellung von Apps.
  		\item<2-> Ausführung direkt oder getriggert möglich
  		\item<3-> API verfügbar
  		\item<4-> Setuptools
  	\end{itemize}  
\end{frame}

\begin{frame}{Nachteile}
	\begin{itemize}
  		\item API ist nicht objektorientiert.
  		\item API ist nicht intuitiv, nicht einheitlich und zu aufwendig.
  		\item<2-> leider teilweise schlecht dokumentiert
  		\item<3-> Interaktiver Python-Shell fehlt Vervollständigung etc.
  		\item<4-> UI-Chaos
  		\item<5-> Weiterentwicklung fragwürdig
  	\end{itemize}  
\end{frame}

\subsection{QPython}
\begin{frame}{Vorteile}
	\begin{itemize}
  		\item Integriert SL4A und diverse Python-Bibliotheken,
  		\item<2-> ermöglicht sowohl direkte Ausführung als auch Erstellung von Apps,
  		\item<3-> bietet eine vollständige Entwicklungsumgebung.
  		\item<4-> einheitliche UI-Entwicklung über Kivy und pygame möglich 
  	\end{itemize}  
\end{frame}

\begin{frame}{Nachteile}
	\begin{itemize}
  		\item unklare Lizenzsituation
  		\item<2-> Kommunikation mit den Entwicklern schwierig
  		\item<3-> Interaktiver Python-Shell fehlt Vervollständigung etc.
  		\item<4-> Nutzung der integrierten Bibliotheken über die integrierte Python-Shell größtenteils nicht möglich
  		\item<5-> Mangelhafte Paketverwaltung
  	\end{itemize}  
\end{frame}

\subsection{API}
\begin{frame}[fragile]
	\frametitle{API-Beispiel}
	\begin{lstpy}[caption={OK-Dialog}]
import android
droid = android.Android()
		
droid.dialogCreateAlert("Test","Bitte OK druecken.")
droid.dialogSetPositiveButtonText("OK")
droid.dialogShow()
result = droid.dialogGetResponse().result
droid.dialogDismiss()
	\end{lstpy}
\end{frame}

\section{Umsetzung}
\subsection{API-Wrapper}
\begin{frame}{API-Wrapper I - Stifte und Mäuse}
	
	Vorteile:
	\begin{itemize}
  		\item Umsetzung von Stifte und Mäuse für Python existiert 
  		\item Viele Module und Materialien vorhanden
  		\item (Theoretisch) plattformunabhängig
  	\end{itemize} 
  	\pause
  	
	Nachteile:
	\begin{itemize}
		\item Bekannte Probleme von SuM
  		\item Umsetzung grafischer Bestandteile nicht unproblematisch
  		\item Verwirrung der SuS bei unvollständiger Umsetzung
  	\end{itemize}  
\end{frame}

\begin{frame}{API-Wrapper II - Eigener Ansatz}
	
	Vorteile:
	\begin{itemize}
  		\item Keine Verwirrung bei Kenntnis von SuM
  		\item Für mobile Geräte optimierbar
  		\item (Theoretisch) plattformunabhängig
  		\item Parallele Nutzung von Attributen und Kapselung
  		\item Anpassung an Vorstellungen der SuS möglich
  	\end{itemize} 
  	\pause
  	
	Nachteile:
	\begin{itemize}
		\item Mehraufwand
		\item Vielfache Implementierung erforderlich
		\item Bindung an bereits implementierte Plattformen
  	\end{itemize}  
\end{frame}

\begin{frame}{API-Wrapper III - Mögliche Ausgestaltung}
	\begin{center}
	
	\includegraphics[scale=0.4]{img/velamentum_einfach}
	\end{center}
\end{frame}

\begin{frame}{API-Wrapper III - Aktuelle Umsetzung (Auszug)}
	\begin{center}
	
	\includegraphics[scale=0.4]{img/dialoge}
	\end{center}
\end{frame}

\begin{frame}[fragile]
	\frametitle{API-Beispiel}
	\begin{lstpy}[caption={OK-Dialog, objektorientiert}]
from velamentum.alle import *

dialog = Dialog()

dialog.titel = "Test"
dialog.nachricht = "Bitte Ok druecken."

dialog.zeige()
	\end{lstpy}
\end{frame}

\subsection{Erfahrungen}
\begin{frame}{Vorteile}
	\begin{itemize}
		\item \alert<2->{Stärkerer Alltagsbezug}
		\item \alert<3->{Flexiblere Unterrichtsgestaltung}
		\item \alert<4->{Außerunterrichtliche Nutzung}
		\item \alert<5->{Mehr sachbezogene Kommunikation und Interaktion}
		\item \alert<6->{Höhere Motivation}
		\item Nutzung eigener Geräte
		\begin{itemize}
			\item Verringerter Wartungsaufwand
			\item Geringere Kosten
		\end{itemize}
	\end{itemize} 
\end{frame}

\begin{frame}{Projekte}
	\begin{center}
	
	\includegraphics[scale=0.2]{img/projekte}
	\end{center}
\end{frame}

\begin{frame}{Projekte}
	\begin{center}
	
	\includegraphics[scale=0.1]{img/projekte-auszuege}
	\end{center}
\end{frame}

\begin{frame}{Nachteile}
	\begin{itemize}
		\item Erschwerte Bedienung
		\item \alert{Verringerte Geschwindigkeit}
		\item $\Rightarrow$ Frustration?
		\item Exklusive Nutzung der Geräte
		\item<2-> \alert{Irritation von SuS mit Programmiererfahrung}
		\item<3-> \alert{Update-Tücken}
	\end{itemize} 
\end{frame}

\subsection{Online-Material}
\begin{frame}{Online-Material}
\begin{center}
	\includegraphics[scale=0.6]{img/qr-edu-spittank-net}
	
	\url{https://edu.spittank.net/downloads/mobile/}
	
	\ 
\end{center}
\end{frame}


%Literaturverzeichnis
\begin{frame}[allowframebreaks]{Literatur}
% \begin{tiny}
\printbibliography[heading=none]
% \end{tiny}
\end{frame}


\end{document}