Computational Thinking in den USA

Auch in den Vereinigten Staaten wird diskutiert, ob und wie ein durchgängiges Fach Informatik auch ab der Primarstufe eingeführt werden kann . Die Bestrebun-gen von Verbänden und LehrervereinigunBestrebun-gen erhalten prominente Unterstützung:

Der ehemalige Präsident Obama nahm an einer „Hour of Code“ teil und wurde laut den Websites des Weißen Hauses zum ersten amerikanischen Präsidenten, der selbst programmiert hat . Dabei kündigte er ein 4 Mrd . schweres Programm für die nächsten Jahre an, um Informatik in Schulen zu etablieren:

„,In the coming years, we should build on that progress, by … offering ev-ery student the hands-on computer science and math classes that make them job-ready on day oneʻ. […] give all students across the country the chance to learn computer science (CS) in school [ . . .] recognizing that CS is a ,new basicʻ skill necessary for economic opportunity and social mo-bility“ (The White House, 2016) .

Die aktuelle Situation bezüglich informatischer Bildung in allgemeinbildenden Schulen wird in den USA generell als problematisch und ungenügend eingeschätzt (Wilson, Sudal, Stephenson & Stehlik, 2010) . Genau wie in Deutschland gibt es dabei Unterschiede in den einzelnen Bundesstaaten . In dem Bericht „Running on Empty“ wird deutlich, dass über ein Drittel der Bundesstaaten in ihren Schulen

weder ICT noch informatische Bildung, ein weiteres Drittel le-diglich ICT-Grundbildung und das verbleibende Drittel zum Teil auch Informatikwahlangebote aufweist . Durch diese Situation hat die Informatik in den USA in den letzten Jahren an Nachwuchs verloren .

Seitens der ACM (Associa-tion for Computing Machinery, vergleichbar mit der deutschen GI) gibt es ein Curriculum für

Sekundarstufen und studienvorbereitende Vertiefungskurse (Advanced Place-ment Prüfungen) . Die Informatiklehrkräftevereinigung CSTA (Computer Science Teachers Association) hat Empfehlungen für Informatikstandards erarbeitet, die als Rahmenwerk für künftige Lehrplanausgestaltung seitens der Bundesstaaten dienen sollen („CSTA K-12 Computer Science Standards“, 2011) . Der Vorschlag zielt auf ein durchgängiges Curriculum K-12 . In dem Dokument wird der untrag-bare Zustand der mangelnden informatischen Bildung in den USA kritisiert . In den meisten Staaten werden derzeit lediglich Nutzungskompetenzen vermittelt (digital literacy und ICT), während die informatischen Kompetenzen fehlen . Häu-fig herrsche bei Politikern, Eltern und Lehrkräften sogar die Fehlvorstellung, dass sich diese Disziplinen gar nicht unterscheiden: „... general public is not as well educated about computer science as it should be, to the point that the nation fac-es a serious shortage of computer scientists at all levels that is likely to continue into the foreseeable future.“ Genau wie bei den zuvor dargestellten britischen Vor-schlägen werden die, wenn überhaupt in Curricula vorhandenen, vorherrschen-den Angebote für reine IT-Nutzungskompetenzen um vorherrschen-den Schwerpunkt informa-tischer Bildung angereichert . Die amerikanischen und britischen Arbeitsgruppen standen im Austausch und haben sich gegenseitig bereichert .

Die CSTA-Standards thematisieren die Felder (1) Collaboration, (2) Computa-tional Thinking, (3) Computing Practice and Programming und (4) Community, Global and Ethical Impacts. Dabei wird betont, dass Kinder informatische Bildung (Computing) wegen der vielseitigen, oft kreativen Facetten lieben: „… the combi-nation of art, narrative, design, programming, and sheer enjoyment that comes from creating their own virtual worlds.“

Die Empfehlungen für Informatikstandards unterscheiden drei Kompetenz-stufen (Level), die durch Abstufung in Alterssegmente in insgesamt sechs Stufen ausdifferenziert werden . Davon sind die beiden ersten (Level 1:3 für das Alter 5–8

(K-3) und Level 1:6 für das Alter 8–11 (Klassen 3–6)) relevant für die in dieser Expertise betrachtete Altersspanne und das damit zu erreichende Kompetenzni-veau . Für die erste Kompetenzstufe unter der Bezeichnung „Computer Science and Me“ (K-6; Vorschule bis Klasse 6 im Alter von 5–11) sollen die fundamenta-len Konzepte der Informatik alfundamenta-len Schülerinnen und Schülern ab der Primarstufe präsentiert werden . Die Expertengruppe der CSTA-Empfehlungen geht davon aus, dass dies erreicht werden kann, indem Technologienutzung, Anwendungen und zugrunde liegende Informatikkonzepte in anderen Schulfächern integriert unter-richtet werden .

Im ersten Altersbereich (K-3) vergleichbar zu Key stage 1 des britischen Curri-culums werden die vier Kompetenzbereiche beschrieben:

■ Im Kompetenzbereich Collaboration geht es auf der ersten Altersstufe darum, Programme zur Sammlung von Informationen einzusetzen und elektronisch zu kommunizieren und zusammenzuarbeiten .

■ Der Kompetenzbereich Computational Thinking umfasst das Lösen altersge-rechter logischer Aufgaben unter Zuhilfenahme von Programmen und Apps, das Arrangieren und Verwalten von Information, das Nutzen von Programmen, um eigene Geschichten in Bilder und Texte zu fassen, und die Erkenntnis, dass Rechner Information in Form von in Form der Ziffern 0 und 1 verarbei-ten und Programme entwickelt werden, um Computer (inklusive Smartphones und Tablets) zu steuern .

■ Computing Practice and Programming umfasst Kompetenzen, die eher der Nutzung von Werkzeugen zum Erzeugen, Arrangieren, Verwalten von Infor-mation und digitalen Repräsentationen und explizit dem Einsatz beim Lernen zuzuordnen sind (in unserer Einordnung eher ICT/digital literacy) .

■ Auch der Kompetenzbereich Community, Global and Ethical Impacts ist eher der ICT literacy zuzuordnen und beschreibt das Erkennen ethisch korrekter Nutzung von Informatikwerkzeugen (einschließlich des Internet) .

In der Altersstufe bis Klasse 6 (vergleichbar Key stage 2 des britischen Curricu-lums) werden die folgenden Kompetenzen angestrebt:

■ Im Bereich Collaboration sollen Standardwerkzeuge wie Textverarbeitung, Präsentationssoftware, Tabellenkalkulation individuell und kollaborativ ge-nutzt werden und dabei auch auf Online-Ressourcen zurückgegriffen werden .

■ Der Kompetenzbereich Computational Thinking ist am ehesten der informati-schen Bildung zuzuordnen . Er umfasst auf dieser Altersstufe das Verständnis, wie Algorithmen aus Einzelschritten konstruiert werden, die Dekomposition von Problemstellungen sowie den Einsatz von Simulationen zur Problemlö-sung .

■ Erneut bildet der Kompetenzbereich Computing Practice and Programming den Schwerpunkt, der im Wesentlichen die kompetente Zusammenstellung und Nutzung von Informatikwerkzeugen zum Erzeugen, Manipulieren und Verwalten von digitalen Objekten sowie deren Bedeutung für das eigene Ler-nen sowie Anwendungen in Berufen umfasst . Programmieren wird lediglich in einem der neun Punkte in Form visueller Sprachen beschrieben .

■ Der Kompetenzbereich Community, Global, and Ethical Impacts erweitert die Basiskompetenzen der Vorstufe um die Diskussion ethischer Nutzung sowie der kritischen Reflexion der Auswirkungen und Sicherheit von Informatiksys-temen .

Beispiele zu allen Themen finden sich im CSTA Web Repository of teaching mate-rials: http://drupdev .csc .villanova .edu/csta7/ .

Im Vergleich zum britischen Curriculum fällt insgesamt auf, dass in den CSTA- Empfehlungen in beiden Altersbereichen mehr Gewicht auf der Nutzung von Werk-zeugen liegt (digital literacy & ICT) und deutlich weniger informatische Kompeten-zen explizit beschrieben werden (Programmieren, Programmkonstrukte, Algorith-men, Vorhersage des Verhaltens von Programmen) . Dafür wird mehr Wert gelegt auf Nutzungskompetenzen von Informationstechnologie zur Zusammenarbeit (explizites Themenfeld Collaboration) und zum Erkennen von Informatikwerkzeu-gen im Alltag und beruflichen Kontext, in denen Informatikbildung hilfreich sind . Außerdem wird bei der CSTA explizit die Binärdarstellung erwähnt . Die drei zuletzt genannten Bereiche sind in den britischen Vorschlägen nicht zu finden .

Level 1:3 K-3 (Age 5–8) Level 1:6 3–6 (Age 8-11) (e . g ., word processing, spreads-heet, presentation software) for web environments) to participate in collaborative problem-solving acti-vities for the purpose of developing solutions or products .

Identify ways that teamwork and collaboration can support problem solving and innovation .

Computational Thinking

Use technology resources (e . g ., puzzles, logical thinking pro-grams) to solve age-appropriate problems .

Understand and use the basic steps in algorithmic problem solving and stories in a step-by-step manner .

Develop a simple understanding of an algorithm (e .g ., search, se-quence of events, or sorting) using computer-free exercises .

Understand how to arrange (sort) information into useful order, such as sorting students by birth date, without using a computer .

Demonstrate how a string of bits can be used to represent alphanu-meric information .

Recognize that software is created to control computer operations .

Describe how a simulation can be used to solve a problem . Demonstrate how 0s and 1s can

be used to represent informa-tion .

Make a list of sub-problems to consider while addressing a larger problem .

Understand the connections bet-ween computer science and other fields .

Level 1:3 K-3 (Age 5–8) Level 1:6 3–6 (Age 8-11)

Use technology resources (e . g ., calculators, data collection probes, mobile devices, videos, educati-onal software, and web tools) for problem-solving and self-directed learning .

Use developmentally appropri-ate multimedia resources (e . g ., interactive books and educa-tional software) to support learning across the curriculum .

Use general-purpose productivity tools and peripherals to support personal productivity, remedi-ate skill deficits, and facilitremedi-ate learning .

Create developmentally approp-riate multimedia products with support from teachers, family members, or student partners .

Use technology tools (e . g ., multi-media and text authoring, presen-tation, web tools, digital cameras, and scanners) for individual and collaborative writing, communicati-on, and publishing activities . Construct a set of statements

to be acted out to accomplish a simple task (e . g ., turtle instructions) .

Gather and manipulate data using a variety of digital tools .

Identify jobs that use compu-ting and technology .

Construct a program as a set of step-by-step instructions to be

Use computing devices to access remote information, communicate with others in support of direct and independent learning, and pursue personal interests .

Navigate between webpages using hyperlinks and conduct simple searches using search engines . Identify a wide range of jobs that require knowledge or use of com-puting .

Level 1:3 K-3 (Age 5–8) Level 1:6 3–6 (Age 8-11) behaviors) in the use of techno-logy systems and software .

Discuss basic issues related to responsible use of technology and information, and the consequences of inappropriate use .

Identify positive and negative social and ethical behaviors for using technology .

Identify the impact of technology (e . g ., social networking, cyber bullying, mobile computing and communication, web technologies, cyber security, and virtualization) on personal life and society . Evaluate the accuracy, relevance, appropriateness, comprehensi-veness, and biases that occur in electronic information sources . Construct a program as a set of step-by-step instructions to be ac-ted out (e . g ., make a peanut butter and jelly sandwich activity) . Tabelle 2. Die in diese Expertise eingeflossenen CSTA-Kompetenzlevel und -bereiche.