Bugfix

Masterarbeit | 2022

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Bugfix

In unserer zunehmend digitalen Welt prägen Informatiksysteme die Gesellschaft und das Lebensumfeld jedes Einzelnen – auch von Kindern. Um in einer digital geprägten Realität eigenverantwortlich handeln zu können, müssen Kinder die Funktionsweisen digitaler Technologien kennen. Informatik gilt als wichtige Kulturtechnik, die den kritischen Umgang mit Medien und die aktive Mitgestaltung der Informationsgesellschaft ermöglicht. Darüber hinaus bietet die Beschäftigung mit Informatik im Kindesalter viele Vorteile, die sowohl für das Individuum als auch für die Gesellschaft von großer Bedeutung sind.

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Aufgaben

Herausforderung

In deutschen Bildungsplänen wird Informatik bisher nur selten und wenn überhaupt in höheren Klassenstufen berücksichtigt, während sie in anderen Ländern, wie zum Beispiel in England, bereits als fester Bestandteil der frühkindlichen Bildung etabliert ist. Gerade die Berücksichtigung von Informatik in der frühen Kindheit bietet viele Vorteile, wie z.B. Chancengleichheit, Ausgleich sozialer Benachteiligungen, Vermeidung von klassischen Rollenbildern und Förderung von Inklusion. All diese Punkte sind sowohl für den Einzelnen als auch für die Gesellschaft als Ganzes von großer Bedeutung. Auch die Informatikbranche leidet seit Jahren unter einem Fachkräftemangel und befürchtet den Verlust der internationalen Wettbewerbsfähigkeit. Der Ansatz des Kultusministeriums bezüglich der Aufnahme der Informatik in die Bildungspläne wird kritisiert und entspricht nicht den Erwartungen vieler Experten.

Lösung

Um Kindern schon früh einen Zugang zur Informatik zu ermöglichen, wurde nach intensiver theoretischer Vorarbeit ein interaktives Buch entwickelt, das Kinder zum Mitmachen animiert. Das Buch ist kein rein analoges Buch, sondern wird durch technische Elemente ergänzt, um einen Bezug zur digitalen Welt herzustellen und die Faszination der Kinder für digitale Phänomene aufzugreifen. Darüber hinaus dient das Buch auch als Spiel, indem es den Kindern verschiedene Kompetenzen in Form von Rätseln aus dem Bereich der Informatik vermittelt, die sie spielerisch lösen können und dabei digitales Feedback erzeugen.

Umsetzung

Das interaktive Buch beinhaltet technische Elemente, die beim Lösen der Informatik-Rätsel Rückmeldungen geben und so zeigen, ob die Rätsel richtig gelöst wurden. Konkret werden dafür kleine LED-Bausteine verwendet, die im Buch installiert sind. Für jedes Spiel gibt es verschiedene Spielchips, die an der richtigen Stelle platziert werden müssen, um die Aufgabe zu lösen. Wenn alle Spielchips an der richtigen Stelle liegen und kein Spielchip an der falschen Stelle liegt, kann eine 9V-Blockbatterie an die dafür vorgesehene Stelle am Rand des Buches bzw. Spielbretts gehalten werden. Wurden alle Aufgaben richtig gelöst, leuchten nun LEDs im Buch auf und die entsprechende positive Rückmeldung wird erzeugt. Wurden die Aufgaben nicht richtig gelöst, leuchten je nach Aufgabe entweder andere LEDs auf und zeigen die falsch gelöste Aufgabe an, oder die LEDs leuchten nicht auf und die Rückmeldung wird auf diese Weise erzeugt.

Technischer Aufbau

Die Buchseiten bestehen aus verschiedenen Schichten. Auf der unteren Schicht befindet sich eine Eisenplatte, die dafür sorgt, dass die magnetischen Spielchips im Buch haften und der Kontakt sicher gegeben ist. Handelt es sich bei der Seite um eine Spielseite, folgen als nächste Schicht die Stromleitungen, die aus selbstklebendem Kupferband bestehen, sowie die LEDs und die entsprechenden Widerstände, die mit dem Kupferband verbunden sind. Rechts auf der Seite befinden sich größere Kupferflächen, auf denen die Batterie zur Kontrolle der Aufgaben platziert wird. Daraufhin folgt die nächste Schicht, welche aus 1 mm starker Buchbinderpappe besteht und für die Stabilität der Buchseiten sorgt. Zusätzlich werden an den Stellen, an denen die Spielchips platziert werden sollen und an denen sich die LEDs und die Widerstände befinden, entsprechende Formen aus dem Buchbinderkarton geschnitten. Sind die Spielchips nun an den vorgesehenen Stellen platziert, haften sie durch den Magneten an der unteren Schicht und stellen eine Verbindung mit dem Kupferband her, wodurch der Stromkreis geschlossen wird und die LEDs beim Anlegen einer Batterie aufleuchten.

Inhaltlicher Aufbau

Das interaktive Buch erzählt die Geschichte von zwei Marienkäfern, Mika und Toni, die Geschwister sind und zusammen Verstecken spielen. Auf den ersten Seiten erfährt das Kind, dass Mika an der Reihe ist, zu zählen, während Toni dran ist mit verstecken. Einer Anleitung folgend macht sich Mika in der Geschichte auf die Suche nach Toni und trifft auf verschiedene Insekten, die er um Hilfe bittet und nach Toni fragt. Zuerst trifft Mika eine Raupe, dann einen Mistkäfer, dann eine Ameise, dann eine Biene und schließlich ein Glühwürmchen. Jedes Insekt hat eine andere Informatikaufgabe, die das Kind lösen darf. Wurde eine Aufgabe richtig gelöst, kann dies mit der Batterie durch die LEDs im Buch kontrolliert werden und das Kind erhält in jedem Spiel einen Sieger-Spielchip als eine Form einer Trophäe. Wenn das Kind oder die Betreuungsperson Schwierigkeiten hat, die Aufgabe richtig zu lösen, ist es möglich, das Blatt auf der Aufgabenseite aufzuklappen, um die Lösung der Aufgabe einzusehen. Darüber hinaus werden hier einige Hintergrundinformationen gezeigt, die die thematische Einordnung der jeweiligen Aufgabe weiter beleuchten und konkret erklären, inwiefern es sich bei der Aufgabe um ein Informatikkonzept handelt. Die letzte Aufgabe im Buch ist in mehrere kleine Aufgaben unterteilt, die alle auf einer Spielfläche im Buch gelöst werden können. Um diese Aufgabe zu lösen, müssen alle vorherigen Aufgaben richtig gelöst worden sein, denn die gewonnenen Spielchips werden zur Lösung dieser Aufgabe verwendet.

Namensgebung

Das interaktive Buch trägt den Namen Bugfix. Das Wort Bugfix stammt aus einer Zeit, als Computer noch viel größer waren als heute und aus einer Vielzahl von Schaltern und Relais bestanden. Diese wurden entweder ein- (1) oder ausgeschaltet (0), wodurch der sogenannte Binärcode entstand, mit dem Computer noch heute arbeiten. Im Jahr 1945 trat in einem solchen Computer ein Fehler auf, der zunächst nicht erklärt werden konnte. Der Fehler wurde durch eine Motte (Bug) verursacht, die in einen Schalter flog und diesen dadurch außer Funktion setzte. Heute wird der Begriff Bugfix umgangssprachlich für die Behebung von Softwarefehlern verwendet.

Im Kontext des hier vorgestellten Konzepts bezieht sich der Name auf den Begriff Bugfix in zweierlei Hinsicht. Zum einen bezieht er sich darauf, dass die Kinder in der Geschichte die Informatik-Probleme der anderen Insekten lösen, also sozusagen selber Softwarefehler beheben. Dementsprechend verweist der Name auf die Bezeichnung Bugfix, die in der Informatik für eben diese Beseitigung eines Softwarefehlers steht. Andererseits bezieht sich der Name auf das englische Wort „bug“, und meint an dieser Stelle damit die Insekten, von denen die Geschichte handelt.

Ergebnis

Zusammenfassend wurde eine konzeptionelle und gestalterische Lösung entwickelt, die vielen verschiedenen Aspekten gerecht werden sollte. Dies erforderte u.a. eine intensive Einarbeitung in die Themen Medien, Medienpädagogik, Medienkompetenz, Informatik, Informatische Bildung, Entwicklungspsychologie von Kindern und Gamification. Die Verknüpfung dieser Themen zu einem schlüssigen Konzept war auch aufgrund der aus gegebenem Anlass eingeschränkten Nutzung der Werkstätten und des fehlenden Austauschs mit Mitstudierenden eine besondere Herausforderung. Nach den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit konnte diese Herausforderung jedoch innerhalb des vorgegebenen Zeitrahmens gelöst werden. Rückblickend war es eine interessante Erfahrung, ein so komplexes Projekt selbstständig umzusetzen, die eigenen Fähigkeiten zu fordern und zu fördern und dabei viele neue Erkenntnisse zu gewinnen.

Credits

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