Didaktik des Informatikunterrichts
Zentrale Fragestellungen

Vorüberlegungen

Was ist ein Computer?

• Rechner
• Datenverwalter und -verarbeiter
• symbolverarbeitendes System (mit Symbolen und zugehöriger formaler Sprache, welche die Realität abbilden, aber (wie in Mathematik) nur formal und nicht sinnhaft bearbeitet werden können)
• Kommunikationsmittel (Ermöglichung von Kontakten, aber Ersetzung persönlicher Kontakte)
• Entscheidungsmaschine (Computer machen Fehler, weil sie von Menschen programmiert wurden, können aber keinen affektiven Bezug zum vorliegenden Problem haben)
• Künstliche Intelligenz (Computer sind nie intelligent, sie können maximal das, was Menschen aus ihrer Sicht Realität nennen)

Welche Teilgebiete der Informatik gibt es?

• theoretische
• technische
• angewandte
• praktische

Bedeutung der Informatik in der Wirklichkeit

Wo taucht die Informatik im Alltag auf?

• Software ist in vielen Haushaltsgeräten implementiert
• Anwendungen in der Medizin (z.B. Computer- und Magnetresonanztomgraphie)
• Banken (Geldautomaten)
• Verkehrssteurung
• Computer als Werkzeug in immer mehr Berufen
• Computer als Werk- und Spielzeug in immer mehr Privathaushalten

Welche Auswirkungen hat die Informatik für die Technik, Zivilisation, Kultur und Gesellschaft?

• Kommunikationstechniken via Internet verändern das Menschenbild (anonyme Kommunikation) und das Weltbild (Entfernungsbegriff)
• Automatisierung gefährdet Arbeitsplätze

Welche Probleme und Gefahren birgt die Informatik im Alltag?

• Jahr-2000-Problem
• Abhängigkeit des Menschen vom Computer
• zunehmende Automatisierung führt zum Abbau von Arbeitsplätzen und zur Ausgrenzung von Personen, die im Umgang mit Computer nicht geübt sind.
• Datenschutz, gläserner Mensch durch Verkauf und Querschaltung von Daten
• Manipulation (von Kunden) durch Registrierung von Gewohnheiten
• Verwaltung immer größerer Datenmengen

Ziele des Informatikunterrichts

Welche allgemein(bildend)en Ziele verfolgt der (Informatik-) Unterricht?

• Charakterbildung
• Vorbereitung auf und Integration in die Gesellschaft, Existenzsicherung
• problemlösendes Denken (Methodik des Problemlösens, die auf andere Fächer übertragbar ist); hierbei sind gerade in Informatik Probleme zu behandeln, die gesellschaftspolitische und soziale Aspekte beinhalten.
• Lernen lernen
• Verantwortung für sich und die Gesellschaft, Engagement
• Urteilsfähigkeit
• verantwortungsvoller Einsatz des Wissens
• Wertevermittlung, vor allem demokratische Grundwerte (Schüler sollen verantworten können, was sie verstehen)
• Abstraktionsvermögen
• angemessene Verhaltensformen
• Teamfähigkeit
• Modellbildung und Folgeabschätzungen bzgl. der Anwendung verschiedener Modelle auf die Realität (Problem à Modell à Grobstrukturen einer Lösung à ... à Maschinenebene à Auswertung à Anwendung à Folgen)

In der Schule müssen Situationen herbeigeführt werden, in denen persönlichkeitsbildende Aspekte gefördert und ermöglicht werden.

Welche fachspezifischen Ziele verfolgt der Informatikunterricht?

• Umgang mit modernen Kommunikations- und Informationsmedien (z.B. Internet)
• Gestaltung von Information
• Reflexion über Informatik, wo kommt sie überall vor
• Algorithmusbegriff und Sprache (zuerst Algorithmen in Umgangssprache schreiben, dann Einführung einer gemeinsamen Sprachbasis mit Objekten und Operatoren)
• Algorithmen finden, optimieren, testen, bewerten, vergleichen
• Formale Sprachen (Inwieweit lassen sich Sprachen formalisieren)
• Programmiertechniken (neben der Einführung in die benutzte Programmiersprache auch Grundlagen des Programmierens wie Prototyping, Black-Box-Prinzip und Information-Hiding, sowie grundlegende Strukturen wie Objekte, Klassen, Methoden und Datentypen, hierbei insb. abstrakte Datentypen unabhängig von ihrer Implementierung)
• Beherrschung einer Entwicklungsumgebung
• Grammatiken, Syntaxanalyse, Automatentheorie (Einstieg in Arbeitsweise eines Compilers)
• Logik (0-1-Tabellen) und logische Schaltwerke (and, or, xor,...)
• Vermittlung von strukturiertem Vorgehen: vom Problem zum Programm, Durchlaufen dieses Prozesses an einem Beispiel
• Durchführung eines größeren Projektes über einen längeren Zeitraum (Projektarbeit)
• Softwarepraktika
• Entwicklung von Systemen, Automatisierung von Abläufen und deren Realisierung
• Aufwandsabschätzungen (Geschwindigkeit, Kosten, Bequemlichkeit)
• Grenzen des Computers aufzeigen (numerische und zeitliche Grenzen, Algorithmisierbarkeit, Zuverlässigkeit)
• Umgang mit Daten (Datenverwaltung, -verarbeiteung, -übertragung, -codierung, sowie, nicht nur als Nebenprodukt, Datenschutz und Datensicherheit)
• Hardwarepraktika (Computer aufschrauben, auseinandernehmen, zusammensetzen)

Grundsätzlich sollten praktische Kenntnisse den eigentlichen Inhalten nachgeordnet sein. Der Stand der Software ist für den Unterricht damit irrelevant (zumal er auch viel zu schnell überholt ist), vielmehr muß Informatikunterricht fachlich längerfristig Wichtiges und grundlegende Fragen behandeln.

Welche Ziele sieht der Lehrplan vor und inwiefern werden sie im erreicht?

+ Ziel wird erreicht - Ziel wird nicht erreicht ? Ziel wenn, dann als Nebenprodukt erreicht

Wie ist es zu bewerten, daß der Lehrplan viel Freiraum bietet?

• schlecht: der Lehrer kann sich schwer orientieren
• gut: der Unterricht bleibt flexibel für Neuerungen

Informatik und andere Fächer

Was beinhaltet ITG-Unterricht?

• Überwindung der Scheu vor dem Computer
• Umgang mit Computer und Standardsoftware
• Überblick über Aufbau und Funktionsweise eines PCs und dessen Peripherie
• Aufbau eines Mindestwissens, um sich in Standardproblemfällen selbst helfen zu können
• Einblick ins Internet, evtl. auch Gestaltung von Homepages
• gesellschaftliche Aspekte (Anonymität, Datensicherheit, ...)

Wo verlaufen die Grenzen zwischen ITG und Informatik?

• ITG als Einstieg in die Informatik (erst Anwendung, dann Programmierung)
• ITG ist Informatik so wie Rechnen Mathematik

Wo verlaufen die Grenzen zwischen Mathematik und Informatik?

• Informatik anschaulicher als Mathematik und nicht losgelöst von der konkreten Anwendung
• In Informatik wird der Schüler als Problemlöser ernst genommen
• Informatik ist ein kreatives Fach, welches von der Bewertung unabhängig Resultate und Werte für den Schüler liefert (wie Kunst und Musik)
• Informatik ist eine empirische Disziplin, die Test- und Anwend-, aber nicht Beweisbares liefert (wie etwa die Mathematik)
• In Mathematik gibt es richtig oder falsch, in Informatik nur besser oder schlechter

Wie ist Informatik fächerübergreifend eingebunden?

Überschneidungen mit anderen Fächern (kursiv = Zusammenhang aufgrund der Algorithmik):

Wofür kann der Computer im Unterricht eingesetzt werden?

• Auflockerung des Unterrichts
• Zwang zum Gebrauch exakter Formulierungen (z.B. bei Erstellen kleiner Programme)
• Möglichkeit selber zu programmieren aber auch zum Verwenden fertiger Programme
• Benutzung von Programmen mit Makrostruktur
  (Erstellen eigener Programme mit stetig wachsender Komplexität)
• Computer und Taschenrechner als Black Box
  (beinhaltet die Gefahr einer völlig unreflektierten Benutzung; vor der Benutzung des Computers zur Vereinfachung von Abläufen (z.B. Rechnungen) sollte eine Internalisierung des gelernten Stoffs stattgefunden haben)
• Modellbildung (Programme als Simulationen der Wirklichkeit, die Rückschlüsse auf Kausalitäten in realen Systemen zulassen; Reduktion der Realität auf den Computer macht reale Sachverhalte überschaubar und Problemlösungen "trial-and-error"-testbar, d.h. es besteht die Möglichkeit, Fehler zu machen)
• im Unterricht theoretische Hintergründe durchnehmen, die Routine dem Computer überlassen
• speziell in Mathematik: mit Computern Term-Syntax üben
• Computereinsatz in der Informatik: Programmieren lernen (Mathematische Probleme programmieren), Testtheorie (Testen fertiger Systeme (z.B. von Mathematikprogrammen))

Durchführung des Informatikunterrichts

Was muß beim Informatikunterricht grundlegend beachtet werden?

• Im Mittelpunkt stehen die Schüler, nicht der Computer.
• Das Ziel sind nicht die Lösungen und Programme, sondern die Wege zu diesen.
• Die Qualität des Fachs wird bestimmt durch die Qualität des Unterrichts, nicht durch die der Hard- und Software
• Die Bedeutung der behandelten Themen darf nicht nach wenigen Jahren verloren gegangen sein.
• Selbständig lernende, interessierte Schüler stören nicht den Unterricht, sie sind sein Ziel.
• Der Lehrer muß nicht dauernd beweisen, daß er sein Fach beherrscht.
• Schulinformatik ist nicht gleich Hochschulinformatik
• Ein Informatikkurs ist kein Programmierkurs

Wie können Schüler für den Informatikunterricht motiviert werden?

• viele Schüler besitzen bereits hohe Kompetenz (aus Alltagserfahrungen)
• Mitwirkung der Schüler bei der Themenwahl
• Erzeugung von Situationen, die Schüler betroffen machen (insb. bei Datenschutzfragen)

Welche Einstiege sind möglich?

• über die Analyse fertiger Programme
• über ein einfaches, selbst zu programmierendes Programmbeispiel
• über eine Graphikumgebung (z.B. LOGO)
• über Textverarbeitung (Kennenlernen von Editierfunktionen)
• projektorientiert mit einem Miniprojekt
• über ein Datenschutzproblem (kleine anonyme Fragebogenaktion, die bei der Auswertung mit vorgegebener Software Repersonalisierung zuläßt)
• über ein einfaches (Würfel-) Spiel mit Computergegner
• theoretisch (ß schreckt eher ab)

Wieviel Theorie verträgt der Informatikunterricht?

Problem im Unterricht: Theorie - Computerbenutzung (Praxis)
=> Lehrer muß auch die Theorie motivieren
=> Motivationsfrage an Schule und Uni sehr unterschiedlich

Für den Unterricht bietet sich ein Spiralprinzip an, bei dem im Wechsel zwischen Theorie und Praxis von einfacheren zu immer komplexeren Problemen vorgedrungen wird.
=> "Problemlösen lernen durch Problemlösen"

Wieviel Fachsprache verträgt der Informatikunterricht?

• Fachsprache ist notwendig, um sich eindeutig ausdrücken zu können.
• Wird die Benutzung von Fachsprache zu sehr ausgereizt, klingt es nur noch gut, schreckt aber ab.

Wie geht man mit leistungsstarken Schülern, die mitunter auch dem Lehrer überlegen sind, um?

• der Lehrer muß die Fähigkeiten der Schüler erkennen, anerkennen und einsetzen
• leistungsstarke Schüler nicht unterdrücken, sondern ihr Wissen für den Unterricht ausnutzen
• Binnendifferenzierung durch Projektarbeit, Modularisierung, Trennung der Phasen des Problemlösens, unterschiedliche Perfektionsgrade / Erweiterungsmöglichkeiten beim Programmieren
• der Lehrer sollte sich (und ggf. auch den Schülern) klarmachen, daß es auch in anderen Fächern überlegene Schüler gibt (z.B. der Klaviervirtuose in Musik)
• Schulen sind in Anbetracht der technischen Gegebenheiten oft auf leistungsstarke Schüler angewiesen
• keine Trennung der Schüler, da die Integration verschiedener Lerntypen und Leistungsniveaus die realistische Selbsteinschätzung der Schüler fördert.

Worin unterscheidet sich der Grund- vom Leistungskurs?

Der Grundkurs zeichnet sich gegenüber dem Leistungskurs aus durch

• niedrigeren Abstraktionsgrad
• niedrigere Komplexität
• Nichtbehandlung formaler Beweise

nicht aber durch Reduktion des Themenspektrums

Was sollte im Unterricht sonst noch beachtet werden?

• von den Schülern sollten Protokolle (insb. über Diskussionen) angefertigt werden
• der Lehrer muß sich auf dem Laufenden halten und ggf. Neues thematisieren
• Themen des Projektunterrichts sind austauschbar / aktualisierbar, ohne daß der zu lernende Problemlösungsprozeß beeinträchtigt wird
• Der Einsatz datenverarbeitender Systeme unterliegt politisch zu lösenden Interessenskonflikten und hat Nebeneffekte, die gravierende Folgen haben können, also nicht dem Zufall überlassen werden dürfen.

erstellt am 11.07.1999 von Ingo Ostwald