Das war's für heute.
Bis zum nächsten Mal.
Modellorientierung. Informatische Modellbildung, Modelltypen in der Fachsprache, Strukturierungsmöglichkeiten
und Inkulturation des Modellierens von Modellen.
Der Modellbegriff und verschiedene Modellierungsarten werden auf die Fachdisziplin Informatik bezogen,
nachdem die allgemeine Modelltheorie die abstraktere Sicht auf Modelle und Modellbildung vollzogen wurde.
Das Modellieren und das Modell als Begriff hängt auch mit dem Begriff der Kultur zusammen.
Durch Auseinandersetzung mit Kultur wird diese Bestandteil des Selbst.
Man bezeichnet das als Enkulturation.
Modellbildung wiederum ist genuiner Bestandteil einer Kultur und kulturell tradiert.
Das heißt, verschiedene Kulturen betreiben auch unterschiedliche Arten der Modellbildung.
Kultur selbst kann definiert werden als Gesamtheit der geistigen und künstlerischen Lebensäußerung einer Gemeinschaft
und kann gesehen werden als Schutzschild gegen die Komplexität des Lebens.
Der Satz ist Futter für das eigene Nachdenken.
Die Informatik besitzt aber die besondere Stärke, alle wesentlichen Modelltypen der allgemeinen Modelltheorie abzudecken.
Und in ihr ist es ferner üblich, diese Modelle zu Modellketten zu verbinden und ineinander umzuwandeln,
also Modelltransformationen zu betreiben.
Als repräsentatives, leicht zu verstehenes Beispiel sind hier die Datenbanken zu nennen.
Dort wird von einem Problem ausgehend nach der Entscheidung, dieses Problem mit Datenbanken angehen zu wollen,
zunächst ein Entity-Relationship-Modell erstellt,
dass dann
um implementierbar zu sein, in ein weiteres Modell transformiert werden muss, nämlich das relationale Modell, gefolgt von Normalisierungsprozessen.
Dort sieht man sehr schön, dass die Informatik vom Problem ausgehend einfach aus der Natur der Sache entwachsend verschiedene Ebenen, verschiedene Hierarchien an Modellen ins Feld führt,
die,
unterschiedliche Ziele verfolgen und damit sie implementierbar sind am Ende,
ineinander umgewandelt und miteinander verkettet werden müssen. Informatische
Modelle sind nicht nur Teil der Kultur, sondern mit ihnen wird Kultur auch
erschlossen und produziert. Eine Auseinandersetzung mit informatischen
Modellen kann daher zu einer Reflektion der Verwendung von Modellen
sowie der Informationsverarbeitung durch den Menschen führen.
Aufgebaute mentale Modelle zu Informatiksystemen erleichtern dann auch deren Werkzeug orientierten Einsatz.
Es soll heißen, dass jeder bewusste und unbewusste Vorstellung von etwas im Kopf hat, auch von Technologie und ihrem Funktionieren oder dem Ausbleiben derselbigen,
und in der aktiven Auseinandersetzung mit den eigenen Vorstellungen, den mentalen Modellen.
Sollte es möglich sein, flexibler, adaptiver und langfristig stabil auf
Probleme zu reagieren, wenn sie als Teil informatischer Werkzeuge eingesetzt
werden. Denken Sie an die Office-Programme oder wenn Sie Programmierer
sind. Es gibt ein Problem und je besser und weiter Ihre mentalen Modelle vom
Problemkreis sind, desto flexibler sind sie auch in der Lage auf.
Probleme zu reagieren, die mit den Technologien unweigerlich einhergehen.
Eine Zuordnung informatischer Modelle gemäß der Dreigliederung der allgemeinen Modelltheorie,
sprich grafisch, technisch und semantisch, ist eine Möglichkeit der Strukturierung.
Schlägt Thomas nach eingängiger Analyse informatischer Fachsprache
der Verwendung des Modellbegriffs und in der Informatik verwendeten Modelltypen vor.
Das ist in der Abbildung zu sehen. Wir werden, weil der Baum doch recht breit verzweigt ist,
das gleich im Detail aufschlüsseln.
Die Hauptkategorien sind Architekturmodelle, Vorgehensmodelle,
Entwurfsmodelle, Untersuchungsmodelle und mentale Modelle.
An den Blättern dieses Baumes finden sich konkrete, bekannte Modelltypen.
So empfehle ich Ihnen auch die einzelnen Modelltypen und generell abstrakte Strukturierungsversuche von etwas anzugehen.
Schauen Sie von den Blättern ausgehend.
Und arbeiten sich durch die Hierarchieebenen und Abstraktionsebenen zur Wurzel vor.
Denn an den Blättern, wie auch in diesem Fall, finden Sie bekannte Dinge, die Sie dann im Kopf verankert bekommen, weil sie Ihnen eben schon bekannt sind.
Und in der Regel erschließen sich dann deren Abstraktionen ganz gut.
Als erste Abbildung sehen Sie die Architekturmodelle und die Vorgehensmodelle.
Architekturmodelle sind fachsprachliche Beschreibungen von allgemein fachspezifischen Konzepten,
die den zu erstellenden technischen Systemen und deren Entwürfen zugrunde gelegt werden.
Man könnte prägnant auch von konventionalisierten Vorlagen sprechen.
Zur Veranschaulichung werden unterstützende grafische Darstellungsmodelle verwendet.
Wenn Sie sich dort die Blätter anschauen unter den Architekturmodellen, dann kommt Ihnen jede Menge bekannt vor.
ISO/OSI Referenzmodell, Client-Server-Modell aus der Netzwerktechnik beziehen sich letzten Endes über mehr oder weniger viele Abfraktions- und Hierarchiestufen
auf Modelle, die Architektur, den Aufbau betreffend.
Vorgehensmodelle beschreiben Aktivitäten, die auszuführen sind, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen.
Deswegen heißen sie Vorgehensmodelle
und wenn sie sich da die Blätter zu Gemüte führen, da sehen sie zum Beispiel
den Bereich der UML,
Unified Modelling Language
oder
das große Feld der objektorientierten Modellierung.
Da geht es letzten Enden immer darum, wie ist vorzugehen, um vom Problem zur Lösung zu kommen.
Mit welchem Diagrammtyp auch immer das jetzt jeweils geschehen soll.
Auf dieser Folie sehen Sie die dritte Kategorie, die Entwurfsmodelle.
Entwurfsmodelle stellen die Dokumentation von Ergebnissen und Aktivitäten bei der Erstellung eines konkreten technischen Systems dar.
Schauen wir uns dort die Blätter an.
Da sehen Sie das beliebte Beispiel zu Modellen in der Informatik aus dem Bereich der Datenbanken,
nämlich das Entity-Relationship-Modell und seine Normalform.
Anhand der Datenbanken können Sie sehr viele Überlegungen sowohl aus den allgemeinen Modelltheorien
als auch aus den informatikspezifischen Überlegungen sehr schön herleiten, behalten und dann auch unterrichten.
Denn Sie haben die verschiedensten Phänomene, die bei Modellierung und Modellen auftreten,
im Bereich der Datenbanken ganz natürlich repräsentiert.
Vom Problem zum ER-Modell, zum relationalen Modell über Normalform zur Implementierung.
Da haben Sie die Modellketten, die Modellvielfalt, die Modelltransformation alles erschlagen,
ohne dass das irgendwie künstlich erscheint.
Die letzten beiden Kategorien sind die Untersuchungsmodelle und die mentalen Modelle.
Untersuchungsmodelle dienen der Erstellung von Prognosen für Informatiksysteme oder der Bewertung von Systemen bezüglich unterschiedlicher Kriterien, etwa Leistung, Kosten und Auslastung.
Während die mentalen Modelle interne semantische Modelle sind, die externen semantischen Modellen wie Vorgehens- oder Entwurfmodellen zugrunde liegen bzw. vorausgehen.
Dabei spielen eine ganze Reihe von psychologischen Effekten.
Eine Rolle insbesondere in der Software-Technik, denn vorhandene mentale Modelle beeinflussen das deduktive Schließen.
Das kennen Sie insbesondere aus dem Beispiel der Benutzerschnittstelle.
Das klassische Perspektivenproblem sei da angesprochen als repräsentatives Beispiel.
Der Entwickler hat seine Sicht, die systemorientierte Sicht und der Anwender hat die Nutzersicht.
Beide Sichten sind in den seltensten Fällen direkt kompatibel.
Das ist ein großes Problem, denn ein tolles System bringt gar nichts,
wenn der Anwender das damit nicht umgehen kann oder das nicht auch toll findet.
Du kann aber keine aus seiner Haut, das heißt, es ist ein nicht triviales Problem
für den Softwareentwickler, zu versuchen, eine andere Perspektive einzunehmen
und damit praktisch andere mentale Modelle zugrunde zu legen,
dem Menschen praktisch unmöglich ist, aber wenn man das Problem kennt, sich seiner
Problematik bewusst ist, kann man es zumindest versuchen. Und dann können
Modelltypen, Modellbildungsprozesse dabei helfen, die Sicht sozusagen zu wechseln.
Die Hauptgruppen des Modellbaums nach Thomas sind nicht die aus der allgemeinen Modelltheorie,
also grafisch, technisch, semantisch, wie schon gezeigt wurde, sondern besagte fünf
Architektur, Vorgehens-, Entwurfs-, Untersuchungs- und Metalle-Modelle als Kategorien.
Sie bilden den Ausgangspunkt für alle weiteren Unterteilungen und sind hier nochmal
ohne den komplexen Baum einfach in Tabellenform abgebildet.
Und auf der rechten Seite finden Sie entsprechende Beispiele, die in der Informatik nicht schwer zu finden sind, denn ein besonderes Kriterium, was Modelle, Modellbildung angeht, für die Informatik ist, dass sie so reich an Modellen verschiedenster Art ist.
Modelle werden immer vor dem Hintergrund einer Nutzungsabsicht erstellt. Hier haben wir so einen Zweck.
Von technischer Seite kommen könnte man vielleicht den Zweck der Simulation, also des Verhaltens
eines Ausschnittes der Wirklichkeit, als naheliegend empfinden.
Allerdings bieten sich für eine allgemeine Kategorisierung andere Strukturen an.
Eine mögliche Strukturierung schlägt Wüstneck vor und zwar
teilt er, wie links in der Tabelle zu sehen, den Zweck eines Modells ein in logische,
erkenntnistheoretische, technische und maschinelle Modellierung. Aspekte wie
besagte Simulation finden sich dann als Ausprägung dieser Kategorisierung. Die
Simulation wäre dann nach dieser Einteilung in der
Rubrik der Erkenntnis theoretischen Modellierung zu verorten, da man mit Hilfe einer Simulation
ihr Erkenntnis über das Verhalten eines Ausschnitts des Originals gewinnen möchte.
Vertiefende Untersuchungen zum Sprachgebrauch bezüglich Modellen in der Informatik durch
Thomas zeigten, dass die Informatik vorwiegend semantische und grafische Modelltypen verwendet,
wenn man in der Dreigliederung der allgemeinen Modelltheorie Stakoviax terminologisch verbleibt.
Technische Modelle aus der AMT werden eher als Systeme bezeichnet.
Man beachte dabei, dass
es sich um spezifische Untersuchungen zum Sprachgebrauch in der Informatik handelte
und daher nicht auf andere Wissenschaften übertragbar ist.
Zudem gibt es keine Einigkeit im Sprachgebrauch,
ja, nur Regelfälle durch Häufigkeit.
Das heißt, ein und dieselbe Sache wird auch innerhalb der Fachwissenschaft Informatik
nicht zwangsweise mit ein und demselben Begriff belegt
und ein und derselben Begriff muss nicht gleichzeitig
zwangsweise das gleiche bedeuten also so fachsprachlich ist die Fachsprache in
diesem Fall dann gar nicht. Besagte Regelfälle durch Häufigkeit sind da zu bedenken.
Ferner soll noch betont werden, dass aufgrund der Modellvielfalt in der Informatik die pragmatische
Dreiteilung der allgemeinen Modelltheorie mit jeweils einer Vielzahl an konkreten
Beispiele gefüllt werden kann, was gerade ein
besonderes Charakteristikum der Informatik bezüglich der Modellbildung darstellt.
Modelle, Modellvielfalt, Modellbildung hat rein pragmatisch gesehen, aus didaktischer Sicht,
eine besonders hohe Relevanz, denn insbesondere in der Gründungsphase des Schulfaches Informatik
und seiner Modelle.
Der Beginn des gesteigerten Interesses und der Notwendigkeit, die gesellschaftlich gesehen wurde, in einem potentiellen Schulfach Informatik, wurde die Modellbildung gerne als Legitimation zurate gezogen.
Das heißt
bei der Legitimation an Schulfachers geht es immer darum, was kann das neue Fach,
das potentielle neue Fach offerieren, das andere Fächer nicht schon leisten können.
Bei dem Komplex Modell, Modellbildung, Modellierung wird betont, dass die Informatik
reich an verschiedenen Genuinen auf dem Problembereich entwachsene Modelltypen ist.
Die zudem auf natürliche Weise verkettet und ineinander umgewandelt werden können beziehungsweise müssen.
Dadurch wird insbesondere auch Abstraktion und Hierarchisierung auf ganz natürliche Art erfahrbar und damit vermittelbar.
Modellieren wird ferner als Kulturtätigkeit angesehen. Die produktive Auseinandersetzung des Menschen mit seiner Kultur, in diesem Kontext also mit dem Modellieren,
zum Zwecke seiner Weiterentwicklung, wird mit Enkulturation bezeichnet. Informatische Modelle sind jedoch nicht nur Teil der Kultur. Mit ihnen wird Kultur auch erschlossen und produziert.
Das heißt, eine Auseinandersetzung mit informatischen Modellen kann zu einer Reflektion der Verwendung von Modellen sowie der Informationsverarbeitung durch den Menschen führen.
Aufgebaute mentale Modelle zum Informatiksystem.
Erleichtern dann auch deren Werkzeug orientierten Einsatz.
Das sind wesentliche Argumente,
die zur Legitimation der Informatik als Schulfach dienten und dienen,
wenngleich die Not an der Legitimation der Informatik als Schulfach
in den letzten Jahren weniger relevant wurde,
weil es ein zumindest
teilweise etabliertes Schulfach geworden ist, deren gesellschaftliche Relevanz kaum mehr bestritten wird.
Die Diskussion bezieht sich aktuell eher darauf, was denn aus dem Riesenkanon der Informatik
allgemein bildenden Wert hat und haben soll, aus welchen Gründen und also was unterrichtet werden soll.
Nicht mehr, ob es überhaupt die Informatik an Schulen geben soll.
Modelle und Modellbildung
sind themenach sowohl kulturell als auch fast fachwissenschaftlich als auch
fachdidaktisch von hoher relevanz und daher sowohl auf abstrakter ebene durch
allgemeine modelltheorien als auch durch ganz konkrete modellierungswerkzeuge
auf breiter basis aufgestellt und begegnen dem praktiker
in allen bereichen die mit informatik zu tun haben