Forscher bringen Kindern das Programmieren mit Kulturforschungs- und Stickmaschinen bei

Selbst im techniklastigen Bundesstaat Washington ist die Zahl der Schüler, die Zugang zu Informatikkursen haben, nicht höher als der Landesdurchschnitt: Im Schuljahr 2022–2023 boten 48 % der öffentlichen High Schools grundlegende CS-Kurse an und 5 % der Mittelschulen und Oberstufenschüler nahmen an solchen Kursen teil.

Diese Zahlen sind leicht gestiegen, aber historisch marginalisierte Bevölkerungsgruppen besuchen immer noch seltener Schulen, in denen Informatik unterrichtet wird, und bestimmte Gruppen – wie etwa Latinx-Schüler und junge Frauen – sind seltener als ihre Altersgenossen in den Unterricht eingeschrieben, selbst wenn die Schule dies anbietet ihnen.

Um eine größere Vielfalt an Grundschülern zu erreichen, haben Forscher der University of Washington einer Gruppe von Oberstufenschülern das Programmieren beigebracht, indem sie Kulturforschung zu verschiedenen Sticktraditionen – wie mexikanischer, arabischer und japanischer – mit „computergestützter Stickerei“ kombinierten. Mit dieser Methode können Benutzer Stickmuster auf einem Computer mithilfe einer Open-Source-Codierungssprache namens Turtlestitch codieren, in der sie visuelle Blöcke zusammenfügen. Anschließend stickt eine elektronische Stickmaschine die Muster in den Stoff.

Das Team wird veröffentlichen seine Erkenntnisse am 22. März in Tagungsband vom 55 ACM Technisches Symposium zum Informatikunterricht V. 1.

„Wir haben als Land einen langen Weg zurückgelegt, indem wir einige Informatikkurse an Schulen anbieten“, sagte Co-Hauptautorin F. Megumi Kivuva, eine UW-Doktorandin an der Information School. „Aber wir lernen, dass Zugang nicht unbedingt Gleichberechtigung bedeutet. Das bedeutet nicht, dass unterrepräsentierte Minderheitengruppen immer die Möglichkeit zum Lernen bekommen. Und manchmal bedeutet es nur, dass, wenn es eine CS-Klasse mit 20 Schülern gibt, alle 3.000 Schüler.“ in der Schule gelten als „Zugang“. Unser Computerstickkurs war wirklich eine Möglichkeit, verschiedene Gruppen von Schülern einzubeziehen und zu zeigen, dass ihre Identitäten einen Platz im Klassenzimmer haben.“

Bei der Gestaltung des Kurses wollten die Forscher das Programmieren einer demografisch vielfältigen Gruppe von 12 Studierenden zugänglich machen. Um ihnen Raum für die Erforschung ihrer Neugier zu geben, verwendete das Team eine Methode namens „Ko-Konstruktion“, bei der die Schüler jede Woche mitbestimmen konnten, was sie lernten und wie sie bewertet wurden.

„Wir wollten mit dem Mythos aufräumen, dass ein Programmierer jemand ist, der in einer Ecke sitzt, nicht sehr gesellig ist und an seinem Computer tippt“, sagte Kivuva.

Bevor sie sich mit Turtlestitch beschäftigten, verbrachten die Schüler eine Woche damit, kulturelle Traditionen in der Stickerei zu erkunden – seien es solche, die mit ihrer eigenen Kultur verbunden waren, oder solche, die sie neugierig machten. Für einen Studenten bedeutete das Einbringen seiner Identität in die Arbeit, sich von seinem mexikanischen Erbe inspirieren zu lassen; Für andere bedeutete es, ein Bild von Bubble Tea aufzusticken, weil es ihr Lieblingsgetränk ist, oder einen Corgi aufzusticken.

Die Schüler verbrachten außerdem eine Woche damit, das Sticken von Hand zu erlernen. Das Handwerk eignet sich leicht für die Codierung, da beide auf Wiederholungsstrukturen basieren. Aber Stickerei ist taktil, sodass die Schüler sehen konnten, wie ihr Code vom Bildschirm in die physische Welt gelangte. Sie konnten das, was sie codierten, auch durch Handnähen erweitern und so unterscheiden, was der Mensch und die Maschine gut konnten. Ein Schüler beschloss beispielsweise, das Design einer Blume zu programmieren und dann per Hand eine Biene hinzuzufügen.

„Es gibt eine lange Geschichte der Missachtung von Handwerken, die traditionell als feminisiert wahrgenommen wurden“, sagte Co-Hauptautor Jayne Everson, ein UW-Doktorand an der Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering. „Es hat wirklich Spaß gemacht, diese übersehene Kunst, die zutiefst technisch ist, mit Computern zu kombinieren, denn ich sehe Computer nicht als mehr oder weniger technisch an als Stickerei.“

Der Kurs dauerte sechs Wochen im Sommer und die Forscher waren beeindruckt von dem Interesse, das er hervorrief. Einer der größten Nachteile, den die Forscher herausfanden, war tatsächlich, dass sich sechs Wochen angesichts der Neugier der Studenten als zu kurz anfühlten. Da die Technologie erschwinglich ist – die Stickmaschine kostet 400 US-Dollar und die Software ist kostenlos – plant Kivuva, den Kurs so anzupassen, dass er sowohl für Kindergartenkinder als auch für Flüchtlingsschüler der 5. Klasse zugänglich ist. Da sie mit dem hohen Engagement der Studierenden so zufrieden waren, werden Kivuva und Everson auch einen Workshop zu ihrer Methode am durchführen Konferenz der Computer Science Teachers Association diesen Sommer.

„Ich war immer wieder überwältigt von der Art und Weise, wie sich die Schüler engagierten, wenn ihnen die Freiheit gegeben wurde. Einige blieben nach dem Unterricht, um weiterarbeiten zu können“, sagte Everson. „Ich habe einen Hintergrund als Mathematik- und Naturwissenschaftslehrer. Schüler dazu zu bringen, nach dem Unterricht noch zu bleiben, ist so etwas wie: „Okay, wir haben es geschafft.“ Das ist alles was ich möchte.'“

Weitere Co-Autoren des Papiers waren Camilo Montes De Haro, ein UW-Studentenforscher an der iSchool, und Amy J. Ko, eine UW-Professorin an der iSchool.