Das war's für heute.
Bis zum nächsten Mal.
Die Fachwissenschaft Informatik wird nicht selten als Wissenschaft von der
automatischen Informationsverarbeitung gesehen.
Obwohl die Begriffe Informatik und Information worthistorisch verwandt sind,
ist erst in den 1990er Jahren verstärkt über fachdidaktische Ansätze
zum Informatikunterricht diskutiert worden, die den Begriff Information in
den Mittelpunkt rücken.
Eine Schwierigkeit liegt zunächst in dem Informationsbegriff selbst, der nicht nur in der Informatik mit unterschiedlichen Begriffsverständnissen verbunden wird.
Teilweise wird Information als dritte Kategorie der realen Welt neben Energie und Materie gesehen und diese Sichtweise dann auch zur Legitimation eines Schulfachs Informatik herangezogen.
Andere Autoren
betonen die Struktur von Informationen zusammengesetzt aus Syntax, Semantik und Pragmatik. Manche meinen gar, man sollte den Begriff "Information" nicht näher analysieren, da dies nicht hilfreich sei.
Den Begriff "Information" selbst diskutieren wir an anderer Stelle. Die vielschichtigen Bedeutungen der Begriffe "Information", "Modell" und "Anderes"
erfordern jedoch für jeden fachdidaktischen Ansatz eine Auseinandersetzung mit dem jeweiligen Begriff "Verständnis", da es sonst rasch zu Missverständnissen kommen kann.
Hier kurz drei Erkenntnisse aus einer Auseinandersetzung mit dem Begriff
Information. Eine typische Definition zur Informatik, die Information als
Gegenstand der Informatik sieht, was ja dann dargestellt, gespeichert, übertragen
und verarbeitet wird mit Hilfe von Informatiksystemen. Dann die Struktur
von Informationen im Kontext der Begriffe Syntax, Semantik und Pragmatik.
sowie das DIKW Modell. Eine strittige Frage ist oft, inwiefern Computer- oder Informatiksysteme
überhaupt Informationen verarbeiten können, wie dies in Definitionen zur Informatik häufig
verankert ist. Dies muss mit Blick auf das DIKW Modell gerade im Kontext von künstlicher
Intelligenz diskutiert werden.
In dem vermutlich ersten deutschen Buch zur Didaktik der Informatik diskutiert
Rüdiger Baumann einen informationswissenschaftlichen Ansatz,
in dem informatisches Denken als grundlegend neuer Bildungsinhalt beschrieben wird. Baumann betont,
dass eine Algorithmenorientierung nicht ausreiche, um einen Informatikunterricht
zu legitimieren, da beispielsweise deklarative und objektorientierte Methoden ausgeklammert
würden.
Aber auch eher betont, dass beständigere Ziele und Inhalte für den Informatikunterricht herausgearbeitet werden müssen, als dies bisher geschah.
Im Zentrum dieses Ansatzes stehen Informationsbegriffe, wie sie in den sogenannten Informationswissenschaften, dazu gehören Informationstheorie, Linguistik, Kognitionswissenschaften, Kybernetik, allgemeine Systemtheorie und andere, dass diese erforscht werden.
Baumann geht davon aus, dass Elemente der Informationswissenschaften nach und nach in anderen Fächern unterrichtet werden.
Das Fach Informatik sieht er, vergleichbar mit der Mathematik, als Grundlagenfach, auf dessen Inhalte andere Fächer zurückgreifen könnten.
Das Konzept sieht drei Themenbereiche vor, die sich als Reflexionsstufen des Zusammenhangs Welt,
Informationstechnik Mensch auffassen lassen. Diese werden als drei Richtziele ausformuliert.
Methoden des Problemlösens mit dem Computer und des Umgangs mit Information, also Beschäftigung
mit abstrakten Werkzeugen wie Datenstrukturen und Algorithmen sowie mit konkreten Werkzeugen,
also Software- und Programmiersprachen der Informatischen Mobilbildung zum Problem lösen
und der Verarbeitung von Informationen mit dem Computer.
Struktur und Funktion Informationsverarbeitender Systeme im bio- und sozio -technischen Kontext.
Dazu zählt der Analyse von Informationsverarbeitenden Konzepten in Psychologie, Biologie und den
Sozialwissenschaften sowie deren Nachbauten in Informatiksystemen.
Stichworte wären hier Digitalisierung, neuronale Netze, computergestütztes kooperatives Arbeiten.
Theoretische Grundlagen sowie prinzipielle Möglichkeiten und Grenzen technischer Informationsverarbeitung.
Dazu gehören die Auseinandersetzung mit den Prinzipien und Ideen, die den Informationstechniken
zugrunde liegen und deren Auswirkungen auf gesellschaftliche Bereiche zu bewerten.
Dazu gehört Formalisierung, Informationsgehalt, künstliche Intelligenz, Datenschutz und informationelle Selbstbestimmung nach Bauern.
Die von Baumann als langfristig gültige bezeichneten Inhalte ließen sich dann nur in einem Pflichtfach mit entsprechender Stundenzahl vermitteln.
Doch hat der Informationswissenschaftliche Ansatz, ähnlich wie die vielleicht visionäre Rechnerkunde, kaum schulpraktische Bedeutung erlangt.
Zum einen hätte die Anzahl der Pflichtstunden für ein Fach Informatik damals erheblich erhöht werden müssen.
Zum anderen wird die Legitimierung eines Schulfachs über seinen stark interdisziplinären Charakter als Grundlagenfach bezweifelt,
da dies auch nicht für mathematische Inhalte in anderen Fächern gelte, abgesehen vielleicht von einigen Rechentechniken.
Norbert Breyer kritisiert ebenfalls in seinem informationsorientierten Ansatz die Fokussierung
eines Informatikunterrichts auf den Algorithmusbegriff und versucht eine Einordnung der Informatik.
In einem zeitgemäßen Informatikunterricht steht seines Erachtens nicht der Algorithmus,
sondern die Information als dritte Grundgröße der realen Welt Nebenstoff und Energie im
Mittelpunkt.
Informatische Bildung ist jener Teil der Allgemeinbildung, der die Welt unter informationellem Aspekt betrachtet, während die naturwissenschaftlichen Fächer den stofflichen oder energetischen Aspekt in den Mittelpunkt ihres Unterrichts stellen.
Sie vertritt die Informationswissenschaften als den für das ausgehende 20. Jahrhundert charakteristischen Wissenschaftstyp,
der neben der Informatik auch die Informationstheorie,
die Kybernetik, die Systemtheorie und die Kognitionswissenschaft umfasst.
Wesentliches Anliegen von Breyer ist, informatische Bildung nicht auf Bediener -Fertigkeiten zu
reduzieren, sondern auch und vor allem durch Hintergrundwissen über Information und deren
automatische Verarbeitung zu legitimieren.
Ähnlich wie in den Naturwissenschaften auch Grundlagenwissen vermittelt wird.
Gleichzeitig eröffnet der Bezug auf Information als Grundkategorie auch die Chance,
dass die Anliegen von Breyer-Fertigkeiten nicht auf Bediener-Fertigkeiten zu reduzieren,
sondern auch durch Hintergrundwissen über Information und deren automatische Verarbeitung
in der informatischen Bildung gesellschaftliche Prozesse zu erfassen und so eine Brücke zwischen naturwissenschaftlichen,
sozialwissenschaftlichen, sprachlichen und technischen Fächern zu schlagen und fächerverbindendes und fachübergreifendes Lernen zu ermöglichen.
Breyer greift bei seinen Überlegungen ebenso wie zuvor Baumann auf den
Kybernetiker Norbert Wiener zurück, der Informationen als weder Stoff noch als
Materie einordnet und damit als eigene Erscheinungsform der realen Welt, die
unabhängig vom menschlichen Bewusstsein existiert.
Entsprechend ortet Breyer die Fächer des heutigen MINT-Bereichs ein.
Die Informatik widmet sich den Möglichkeiten der automatischen
Verarbeitung von Repräsentationen. Den Informationsbegriff schränkt Breyer
allerdings im Gegensatz zu Baumann stärker ein. Information existiert nicht
an sich, sondern muss auf einem Trägermedium repräsentiert sein.
Dazu wird zwischen Sender und Empfänger der Information ein Code vereinbart.
Wird die Repräsentation vernichtet, kann auch die Information gelöscht werden.
Information kann verarbeitet werden, indem ihre Repräsentation verarbeitet wird.
Diese Merkmale zeigen, dass im informationsorientierten Ansatz
streng zwischen zwei Aspekten einer Nachricht unterschieden wird, der
Bedeutungsinhalt einerseits und die Darstellung andererseits. Die Darstellung
kann vom Computer verarbeitet werden.
Die Information bleibt dem Menschen vorbehalten.
Letztlich ist dieser Ansatz dem von Baumann recht ähnlich.
Sowohl Breyer als auch Peter Hubwieser veröffentlichten ein Grundschema der Informationsverarbeitung,
das von den Schülerinnen und Schülern erarbeitet und angewandt werden soll.
Information kann mit diesem Verständnis insofern von Informatiksystemen verarbeitet werden,
indem ihre Repräsentationen, also Daten und Signale, verarbeitet werden, um zu
neuer Informationen zu gelangen.
Ein Unterrichtsbeispiel ist nach Breyer das Thema Sprache im Informatikunterricht.
Hier kann ausgehend vom Vorverständnis der Schüler zunächst der Unterschied
zwischen natürlichen und künstlichen Sprachen erarbeitet werden.
Es soll dabei nach Breyer deutlich werden, dass Sprache nach syntaktischen
Regeln gebildet und repräsentiert wird.
Aus dem Vergleich natürlicher und künstlicher Sprachen kann dann das grundlegende Schema der Informationsverarbeitung abgeleitet werden, um dann im zweiten Teil der Unterrichtseinheit künstliche Sprachen, das heißt eine Programmiersprache, zum Lösen von Problemen zu benutzen.
Details zur Umsetzung dieses Konzepts lassen sich am besten der Webseite von Timo Hempel entnehmen. Siehe abschließende Folie zur Literatur.
Vielen Dank für's Zuschauen.
Es werden eine ganze Reihe von Lernzielen definiert oder auch Inhalten,
das ist hier nicht so ganz eindeutig. Ich lasse Ihnen einfach ein bisschen Zeit,
diese mal zu lesen.
Die Umsetzung des informationsorientierten Ansatzes erfolgte ab 1998 in den Gymnasien
und den integrierten Gesamtschulen des Landes Mecklenburg-Vorpommern in Form eines vermutlich
politisch leichter durchsetzbaren Fachs Informatik und Medienbildung.
Die spiralkurikular strukturierte Unterrichtseinheitssprache wurde als sehr anspruchsvoll eingeschätzt.
Und schreckte zunächst viele der nicht grundständig ausgebildeten Lehrer ab.
Ursache war zum einen, dass Kenntnisse aus den Sprachwissenschaften erforderlich sind.
Und zum anderen in der Unterrichtseinheit zwei verschiedene Programmierparadigmen gefordert waren.
Fortbildungsmaßnahmen, ein begleitendes Schulbuch und dokumentierte Unterrichtsverlaufsbeschreibungen
konnten nach Breyer die Hemmschwelle aber abbauen.
Manfred Breu und Peter Hubwieser haben 1997 bis 2000 ebenfalls die Bedeutung des Umgangs mit
Information für die Schule hervorgehoben und einen informationszentrierten Ansatz entwickelt,
in dem Modellierungstechniken der Informatik zur Auseinandersetzung mit Informatiksystemen
im Fokus stehen.
Dabei unterscheiden die Autoren vergleichbar mit dem informationsorientierten Ansatz streng zwischen einer Information als der Bedeutung einer Nachricht und der Repräsentation, also der Nachricht selbst.
Allerdings schränken sie das Schema auf künstliche Informationsverarbeitung ein, das heißt nicht natürliche automatische Verarbeitung, Repräsentation und deren Verarbeitung, im Gegensatz zu Breyer.
In die Überlegungen werden auch Systeme eingeschlossen, die ohne Benutzung von elektronischen Rechenanlagen auskommen, wie zum Beispiel traditionelle Bibliothekssysteme auf Karteikarten, sofern es die heute noch gibt.
Vielen Dank für's Zuhören und bis zum nächsten Mal!
Hubwieser argumentiert ferner, dass in einer von Informationsverarbeitung geprägten Gesellschaft
eine Medienbildung oder Bedienerschule nicht ausreicht und diskutiert den allgemeinbildenden
Charakter von Informatik.
Für den Unterricht unterscheiden die Autoren drei Bereiche abhängig von der Rolle, die
Kommunikationssysteme.
Zum einen der Medieneinsatz, das heißt also konkrete Informations- und Kommunikationssysteme werden als Unterrichtshilfen zur Vermittlung von Lerninhalten aus anderen Bereichen genutzt.
Zweitens Bedienerfertigkeiten, das heißt konkrete Informations- und Kommunikationssysteme dienen als Anschauungs- und Übungsobjekte für die Vermittlung von Fertigkeiten in der Bedienung und Nutzung solcher Systeme.
Vielen Dank für's Zuschauen.
Und abschließend dann noch grundlegende Konzepte, das heißt Thema des Unterrichts
sind oder Inhalte sind Prinzipien, Konzepte und Strategien zur Planung,
Konstruktion und Bewertung abstrakter Informations- und Kommunikationssysteme,
sowie deren Anwendung auf Bereiche außerhalb des Kontextes von elektronischen Rechenanlagen.
Ausgehend vom Schema der Informationsverarbeitung arbeitet Hubwieser
zunächst eine Grundmenge informatischer Lerninhalte heraus.
Ausgehend vom Schema der Informationsverarbeitung arbeitet Hubwieser
zunächst eine Grundmenge informatischer Lerninhalte heraus.
Ausgehend vom Schema der Informationsverarbeitung arbeitet Hubwieser
Diese Lerninhalte werden anschließend mit begründeten Auswahlkriterien exemplarisiert.
Unter Bezug auf den Ansatz der fundamentalen Ideen von Andreas Schwill bestimmen Breu und
Hubwieser drei Kriterien zur Auswahl von Lehrplaninhalten zu ihrem Ansatz.
Generalität steht für einen möglichst breiten Anwendungsbereich der zu
vermittelnden Kenntnisse, Fertigkeiten und Fähigkeiten.
Das Kriterium Lebensdauer soll die Zukunftsbedeutung des Lerninhalts für
den Schüler sicherstellen. Mit dem Kriterium "Vermittelbarkeit" soll
abgesichert werden, dass nur Lerninhalte ausgewählt werden, die in der
jeweiligen Altersstufe auch vermittelbar sind. Manche Themen der
Informatik werden wohl für die Schule vollständig ausgeklammert werden
So bräue und hupwieser.
Um eine Stoffüberfrachtung von Lehrplänen zu vermeiden, sei möglichst für eine Klasse
von Konzepten ein geeigneter repräsentativer Vertreter zu finden.
Mit Hilfe des Kriteriums der möglichst breiten Anwendbarkeit der Lerninhalte entsteht eine
Klassifizierung der Allgemeingültigkeit der Lerninhalte.
Anwendungen außerhalb der IT Informatik zu ermöglichen?
charakteristisch für alle Informatiksysteme, beschränkt auch eine
Klasse von Informatiksystemen und betrifft nur ein ganz konkretes System.
Inhalte aus den Ärzten beiden Klassen werden als für die Schulinformatik uneingeschränkt geeignet gesehen.
Themen aus der dritten Klasse sollen nur bedingt und Inhalte aus der vierten Klasse sollen nur
soweit nötig vermittelt werden, aber dann nicht zur Bewertung von Schülerleistungen herangezogen
werden. Innerhalb dieses Rahmens spielt die Modellierung eine entscheidende Rolle. Die
Inhalte der vierten Klasse sollen nur soweit nötig vermittelt werden, aber dann nicht zur Bewertung
Aus den fachdidaktischen Überlegungen heraus entwickelt Hubwieser ein
kurikulares Konzept für den Informatikunterricht an den bayerischen
Schulen. Als Beschreibungs- oder Modellierungstechniken werden vor allem
grafische Darstellungsformen empfohlen, die sich an der Unified Modeling
Language, UML, für die objektorientierte Softwareentwicklung orientieren und
für Schüler transformiert wurden. Insbesondere beim Datenmodellierung
zustandsorientierte Modellierung, funktionale Modellierung, objektorientierte Modellierung
und Interaktionsdiagramme. Das Konzept des informationszentrierten Ansatzes erlaubt
zumindest zunächst den Verzicht auf eine Programmiersprache und betont die Modellierung,
auch um der Programmierlastigkeit des Informatikunterrichts entgegenzuwirken.
Allerdings sind die Modellierungstechniken nicht einfach zu erlernen und anzuwenden.
Bräu und Hupwieser skizzieren zugleich eine Abfolge der Inhalte für den Informatikunterricht,
denn im Gegensatz zu anderen Ansätzen sprechen sie sich für eine sequenzielle Einführung
von Modellierungstechniken aus, deren unmittelbare Anwendung auf geeignete Probleme der Informationsverarbeitung
und bei Bedarf eine anschließende Implementierung der erzeugten Modelle.
In den Klassenstufen 6 bis 8 wird also vorwiegend mit Dokumenten gearbeitet,
während in den höheren Klassenstufen zunehmend abstraktere Systeme und
Informatiksysteme mit Modellierungstechniken beschrieben werden.
Die inhaltlichen Vorschläge von Breu und Hubwieser beziehen sich
schwerpunktmäßig auf die Informatikausbildung an der Schule und
setzten ursprünglich eine informationstechnische Grundbildung
voraus. Es sollen also geeignete mentale Modelle
angeboten und ausgebildet werden, die es den Schüler erlauben, die
charakteristischen Eigenschaften von Informations- und Kommunikationssystemen
zu begreifen, die Systeme zu bedienen und zu beherrschen.
Diese mentalen Modelle sollen an exemplarischen realen Systemen veranschaulicht, überprüft
und angewendet werden.
Eine Aufgabe für die Schüler könnte beispielsweise sein, einen Plan zur Umgestaltung ihres
Zimmers zu erstellen.
Ein mögliches Ergebnis könnte wie abgebildet aussehen.
Nach der Erstellung der Zeichnung werden verschiedene Begriffe und Notationen eingeführt, Objekte und Klassen, Attribute und Attributwerte, Klassen und Methoden und auch die Zuweisung.
Nach der Erstellung der Zeichnung werden verschiedene Begriffe und Notationen eingeführt, Objekte und Klassen, Attribute und Attribute, Klassen und Methoden und auch die Zuweisung.
Hier ein weiteres Beispiel aus der Habilitationsschrift von Peter Hubwieser zur Darstellung von Botschaften zwischen Objekten in einem Sequenzdiagramm.
Sequenzdiagramme findet man in bayerischen Schulbüchern für den Informatikunterricht in der Klasse 10.
Das Konzept des informationszentrierten Ansatzes erlaubt zumindest zunächst den
Verzicht auf eine Programmiersprache und betont die Modellierung, um der
Programmierlastigkeit des üblichen Informatikunterrichts entgegenzuwirken.
Allerdings, wie gesagt, sind diese Modellierungstechniken eben teilweise
nicht einfach zu erlernen und anzuwenden.
Der ursprüngliche Anspruch, die Modellierungstechniken miteinander zu
vergleichen, scheint in der Umsetzung
für den Unterricht wohl wegzufallen.
Sigrid Schubert verweist auch auf eine mangelnde Überprüfbarkeit der modellierten Lösungen
mit Informatiksystemen hin, wenn die experimentelle Basis zur Veranschaulichung von Grundkonzepten
ohne Programm unzureichend ist.
Sie kritisiert, es werde eine spezielle Art von Informatiksystemen betont und
die informatische Bildung deutlich reduziert.
Das heißt, die Schüler bekommen, ähnlich wie bei anderen fachdidaktischen Ansätzen,
aber möglicherweise ein falsches Bild von Informatik.
Der Ansatz von Breu, bzw. insbesondere von Hubwiesern, wurde 2004 in den Lehrplänen
für ein Pflichtfach Informatik in Bayern zugrunde gelegt.
Es scheint jedoch, dass der Schwerpunkt Modellierungstechnik zu stark in den Vordergrund rückte.
Aspekte von Informatik und Gesellschaft wurden beispielsweise kaum berücksichtigt.
Inwieweit auch die teilweise aufgesetzt wirkenden Modellierungen, insbesondere bei der Betrachtung von Standardsoftware, von den Schülern als sinnvoll akzeptiert werden, ist ebenso wie das Erziehen eines nicht-spezifischen Transfers, jetzt gerade bei Standardsoftware, ungeklärt.
Studien und Evaluationen zu dem Projekt werden durch die übliche Zurückhaltung der Ministerien,
hinsichtlich der Herausgabe von Daten zu Schulen und Schülern, erschwert, sodass
Aussagen nur zu den von Ministerien veröffentlichten Daten halt möglich sind.
Es konnten so leider nur einige Trends festgestellt werden, zum Beispiel, dass
Schüler, die von in dem Projekt ausgebildeten Lehren unterrichtet
wurden, verstärkt Informatik als Studienfach wählten.