Erläuterung der priorisierten Kompetenzbereiche

Die Inhalts- und Prozessbereiche lassen sich kombinieren und sollen kombiniert werden . Die einzelnen Möglichkeiten für die Kombination jeweils eines Inhalts- mit einem Prozessbereich zeigt die folgende Tabelle .

Inhaltsbereiche (I1)

Abbildung 30. Kombinationen von Inhalts- und Prozessbereich. Dunkelgrün für die Zielgruppe wichtige und naheliegende Kombinationen. Hellgrün: Kombinationen, für die wir weitere Beispiele vorschlagen. (Die Beispiele werden in Kapitel 4 und 5 dargestellt.) Insgesamt scheinen uns die folgenden Kombinationen aus Inhalts- und Prozess-bereichen besonders vielversprechend für gelingende informatische Bildung im Elementar- und Primarbereich (in Abbildung 30 dunkelgrün hervorgehoben):

■ Modellieren und Implementieren (P1) von Algorithmen und Programmen (I2)

■ Interaktion mit und Exploration von (P0) Informatiksystemen (I4)

■ Repräsentieren/Darstellen und Interpretieren (P5) von Daten und Information (I1)

■ Nachdenken über und Bewerten (P2) des Zusammenhangs von Informatik, Mensch und Gesellschaft (I5)

Es gibt für ein Praxisbeispiel üblicherweise auch Bezüge zu weiteren Inhalts- und Prozessbereichen . Das heißt: Grundsätzlich sind in konkreten Beispielen mehrere Inhaltsbereiche und mehrere Prozessbereiche zu einem unterschiedlichen Grad betroffen . Die folgende Priorisierung hat daher vor allem den Zweck einer Fokus-sierung .

Die Priorisierung erfolgt zunächst für die Zielgruppe der Kinder . Für die pädagogi-schen Fach- und Lehrkräfte wird sie später analog vorgenommen .

Im Folgenden werden wir zunächst herausarbeiten und begründen, was die vier ausgewählten Kombinationen auszeichnen und weshalb wir sie als beson-ders wichtig empfinden .

Modellieren und Implementieren (P1) von Algorithmen und Programmen (I2) Dieser Bereich kann – leicht vereinfachend und zugespitzt – als Programmieren zusammengefasst werden . Das Programmieren ist aber ein umstrittener Begriff, da es unterschiedliche Sichtweisen darüber gibt, was als Programmieren ange-sehen wird .

In den 1940er- und 1950er-Jahren bezogen sich Programmierprobleme und -aufgaben fast grundsätzlich auf mathematische Probleme . In den 1970er-Jahren wurde Programmieren als ein „fundamentally easy task“ gesehen: Man müsse nur die (Konstrukte der) Programmiersprache lernen und es könne losgehen (engage in) . Programmierkurse waren daher fast reine Sprachkurse, in der die Syntaxele-mente nacheinander vorgestellt wurden . Seit Ende der 1970er- und Anfang der 1980er-Jahre wird Programmieren zunehmend als ein komplexer Problemlöse-prozess gesehen, in dem es zum einen um die (technische) Lösung des Problems geht – zum anderen aber auch darum, zunächst einmal überhaupt das Problem zu verstehen (van Merrienboer & Krammer, 1987) .

Konsequenterweise werden seitdem zwei Tätigkeiten (und Fähigkeiten) un-terschieden: 1) Entwerfen (bzw . Modellieren) und 2) Implementieren . Im ersten Schritt wird das Problem analysiert und eine algorithmische Lösung entworfen, das ist die Entwurfsphase . Im zweiten Schritt wird die Lösung in eine Program-miersprache übertragen, die Implementations- oder Codierungsphase (vgl . van Merrienboer & Krammer, 1987) . Seitdem wird der Begriff des Programmierens oft in unterschiedlicher Weise benutzt (vgl . Abbildung 31) .

Abbildung 31. Sichtweisen auf das Programmieren

Erstellen eines (Programm-)Texts in einer

Programmiersprache

Implementieren eines

Algorithmus Schwerpunkt der Tätigkeit

von Informatikern Handwerkszeug von Informatikern Automatisieren eines

Vorgangs

Gestalten einer soziotechnischen

Problemlösung

In Deutschland wird scheinbar ein eher enges Verständnis gepflegt: Die deutsch-sprachige Wikipedia fokussiert den Begriff Programmieren auf die Implementa-tionsphase: „Programmierung (von griechisch prógramma ,Vorschrift‘) bezeich-net die Tätigkeit, Computerprogramme zu erstellen . Dies umfasst vor Allem (sic!) die Umsetzung (Implementierung) des Softwareentwurfs in Quellcode sowie – je nach Programmiersprache – das Übersetzen des Quellcodes in die Maschinen-sprache, meist unter Verwendung eines Compilers .“³⁹ Die englischsprachige Wikipedia fasst den Begriff weiter: „Computer programming (often shortened to programming, scripting, or coding) is the process of designing, writing, testing, debugging, and maintaining the source code of computer programs .“⁴⁰ In diesen beiden Definitionen spiegelt sich die oben erwähnte Unterscheidung von Entwurf und Implementation . Wir verstehen den Begriff in diesem weitergefassten Sinn (ausführlicher Schulte, 2013) und beziehen die Bereiche des Modellierens, Imple-mentierens sowie der Algorithmik und der Programmiersprache ein .

Dabei geht es darum, einfache Handlungsabläufe zu verstehen, nachzuvoll-ziehen und selbst entwickeln zu können . Diese Fähigkeit ist für die Kinder nicht nur im Kontext informatischer Bildung nützlich, sondern auf andere Bildungsbe-reiche, in denen Problemlösekompetenzen gefragt sind, übertragbar .

Beispielhafte Kompetenzerwartungen in diesem Bereich sind:

■ Umgang mit Handlungsvorschriften (vor allem Entwerfen, aber auch Lesen und Verstehen)

■ Die Kinder benennen und formulieren Handlungsvorschriften zur Steue-rung eines altersentsprechenden Informatiksystems (auch P5) .

■ Die Kinder erklären gelesene Handlungsvorschriften und -abläufe für die Steuerung eines altersentsprechenden Informatiksystems (auch P4) .

■ Die Kinder entwerfen eine Vorschrift zur Verschlüsselung von Nachrich-ten (DaNachrich-ten) mit altersentsprechenden Verfahren (z . B . Skytale) .

■ Implementieren (nutzen einer formalen Notation)

■ Die Kinder entwerfen Handlungsvorschriften/-abläufe mit vorgegebenen altersentsprechenden Bausteinen bzw . Befehlen .

■ Einfache Algorithmik (Handlungsvorschriften anwenden und untersuchen)

■ Die Kinder wenden ein gegebenes Verfahren zur Lokalisierung einer feh-lerhaften Stelle an (auch P5) .

39 http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Programmierung&oldid=113866966 40 http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Computer_programming&oldid=537629774

■ Die Kinder erläutern gegebene Algorithmen .

■ Die Kinder führen Algorithmen schrittweise aus (simulieren, auch P5) . Interaktion und Exploration (P0) von und mit Informatiksystemen (I4)

Das spielerische Erkunden und Ausprobieren als wesentliches Element kindlichen Lernens kann insbesondere durch die Kombination des Prozessbereichs P0 bezo-gen auf Informatiksysteme und deren Funktionsweisen umgesetzt werden . Dabei sollen Kinder Erfahrungen sammeln, um die Grundlagen für vertiefte Erkenntnisse über Funktion und Struktur derartiger Systeme zu schaffen .

Das Umgehen mit einem digitalen Artefakt ist daher nur die basale Ebene die-ses Kompetenzbereichs . Im Kern steht die Systemerkundung und zielgerichtete Interaktion, mit der ein Informatiksystem oder ein Algorithmus erschlossen wird . Die Exploration umfasst auch das Anpassen und Gestalten im Sinne eines End-User-Designs . Das Wissen über informatische Konzepte ermöglicht, verschiedene Sichtweisen auf ein Informatiksystem bzw . ein digitales Artefakt zu erschließen . Da nicht alle relevanten Eigenschaften und Zustände eines Informatiksystems im-mer direkt an der Benutzungsschnittstelle ablesbar sind, ist dies eine wichtige Voraussetzung für das zu entwickelnde Systemverständnis .

Interaktion als Kompetenz ist nicht auf den Umgang mit dem System be-schränkt, sondern umfasst das Nachdenken über die Bedeutung der Interaktion . Diese kann über die einzelne Anwenderin/den einzelnen Anwender und den ein-zelnen Anwendungsfall hinausgehen und sich auf eine Gruppe von Personen be-ziehen, auf einfachem Niveau etwa in der Wahl eines Werkzeugs für die Nutzung durch die eigene Kita-Gruppe .

Die Kinder sollten nicht nur den konkreten Umgang mit einem digitalen Arte-fakt erlernen, sondern sich allgemeine und übertragbare Strategien aneignen und sich zutrauen, ein unbekanntes System zu erkunden, und dabei auch über dessen Möglichkeiten, Grenzen und Auswirkungen nachzudenken .

Ein wichtiger Aspekt dieser „Erkundungskompetenz“ ist die Einsicht, dass die meisten Artefakte das Anpassen und Einstellen in Bezug auf die eigenen Wün-sche ermöglichen, also selbst gestaltbar sind . Daraus folgen die Möglichkeit und das Zutrauen in die eigenen Fähigkeiten, diese Anpassung auch vornehmen zu können . Das kann über Konfigurieren, Parametrisieren bis hin zu kleineren Pro-grammiertätigkeiten im Sinne des End-User-Programming gehen .

Dabei sollen die Kinder vor allem erkennen, dass Informatik nicht nur Interak-tion, also Umgehen mit einem System, ist, sondern das Gestalten und Realisieren der Umgangsmöglichkeiten .

Dazu gehören beispielsweise folgende Kompetenzen:

■ Exploration (Erkunden, Ausprobieren mit dem Ziel, Erkenntnisse über das di-gitale Artefakt zu gewinnen)

■ Die Kinder erschließen sich einfache Funktionen der entsprechenden Programme oder Websites und finden diese bei wiederholter Nutzung (auch P3) .

■ Sie identifizieren in ihrer Umgebung Informatiksysteme und wie sie die-se vorteilhaft nutzen können (auch P2) .

■ Die Kinder lernen von der Außensicht der Systeme auf innere Strukturen und Abläufe sowie Zustände eines Informatiksystems zu schließen (auch P2 & P3) .

■ Die Kinder wenden Strategien zur Identifizierung einfacher Hard- und Softwareprobleme an, die während der Nutzung auftreten können .

■ Interaktion (Interaktionspfade erkennen, nutzen, anpassen)

■ Die Kinder zeigen einen altersentsprechenden sicheren Umgang mit Ein- und Ausgabegeräten, vor allem Audioanweisungen sowie Gesten bei Touchscreens und spezieller Symbole .

■ Die Kinder verwenden technische Tools (wie z . B . Multimedia-Anwendun-gen, Texteditoren, Webtools etc .) zur Präsentation altersentsprechender Aufgaben (auch P4) .

■ Die Kinder navigieren zwischen Websites durch die Nutzung von Hyper-links und konstruieren einfache Suchanfragen mit Hilfe von Suchmaschi-nen (auch I3) .

■ Bewusstmachung (Bewerten des Artefakts oder eines Interaktionspfades)

■ Sie lernen typische Muster in Informatiksystemen kennen, z . B . die An-ordnung von Symbolen und Auswahlmenüs, und erkennen eine persona-lisierte Nutzung nach Anmeldung an ein System (auch P3) .

Repräsentieren und Interpretieren (P5) von Information und Daten (I1)

Kern dieses Bereichs ist der Begriff der Information, der ja namensgebend für die Disziplin ist – und dennoch nur schwer gefasst werden kann . Nach Breier ist Infor-mation der „Bedeutungsinhalt einer Aussage, Belehrung, Benachrichtigung, Bot-schaft, Mitteilung, Nachricht o . ä .“ (Breier, 2004a, S . 69) . In Bezug auf informati-sche Bildung nennt Breier einige wesentliche Merkmale von Information (Breier, 2004a, S . 69):

■ Information existiert nicht ‚an sich‘, sondern muss auf einem Trägermedium repräsentiert sein .

■ Dazu wird zwischen Sender und Empfänger der Information ein Code verein-bart (Syntax und Semantik) .

■ Wird die Repräsentation vernichtet, kann auch die Information gelöscht wer-den .

■ Information kann verarbeitet werden, indem ihre Repräsentation verarbeitet wird .

Diese Merkmale zeigen, dass streng zwischen zwei Aspekten einer Nachricht un-terschieden wird: zwischen dem Bedeutungsinhalt einerseits und der Form, Dar-stellung andererseits (vgl . auch Hubwieser, 2007, S . 78) . Letzteres ist die Reprä-sentation einer Nachricht – (nur diese) RepräReprä-sentationen können vom Computer verarbeitet werden . Ersteres, also nur der Bedeutungsinhalt, ist die Information . Sie ist (nur) dem Menschen oder allgemeiner: biologischen Organismen, zugäng-lich (vgl . Abbildung 32) .

Abbildung 32. Schema der Informationsverarbeitung (nach Breier, 2004a, S. 74; Hubwieser, 2007, S. 80; GI – Gesellschaft für Informatik e. V., 2008, S. 23)

Die Repräsentation von Information kann als ein Datum aufgefasst werden – streng genommen verarbeiten Computer daher immer nur Daten und nicht

Infor-Repräsentation

(z. B. textuell) Repräsentation

(z. B. grafi sch)

Information 1 Information 2

Verarbeitung (durch den Computer)

Interpretation Repräsentation

mationen . Die Information gewinnt der Mensch – nach diesem Schema – durch Interpretation der veränderten Repräsentation bzw . der veränderten Daten .

Der Kompetenzbereich Repräsentieren und Interpretieren von Information und Daten beschäftigt sich daher mit unterschiedlichen Darstellungsformen von Daten bzw . unterschiedlichen Repräsentationsarten von Information . Eine wichti-ge Frawichti-ge dabei ist z . B ., wie Informationen in digitale Daten umwichti-gewandelt werden und wie man diese Daten übertragen und interpretieren kann . Eine konkrete Fra-gestellung ist etwa, wie Bilder auf den Monitor oder „in den Rechner“ kommen . Beispielhafte konkrete Kompetenzerwartungen können sein:

■ Information repräsentieren (digitalisieren) Die Kinder . . .

■ können erklären, wie Informationen in digitale Daten umgewandelt wer-den .

■ führen die Umwandlung von Dezimalzahlen, Buchstaben und Grafiken in Binärzahlen wie auch in umgekehrter Richtung selbst durch .

■ können Dinge nach selbst gewählten Eigenschaften repräsentieren (P1) und ordnen (P3), damit sie ein Objekt mit einer bestimmten Eigenschaft schneller finden (z . B . Farbe, Form, Größe) .

■ tragen Daten zu einer Aufgabenstellung zusammen und repräsentieren sie unter Nutzung von kindgerechten Informatikwerkzeugen (Editoren, digitale Kameras, Zeichenwerkzeuge, Concept Maps), um Gedanken und Geschichten schrittweise zu konstruieren .

■ lernen, Antworten auf Aufgaben als eine Reihe von Ja-/Nein-Entschei-dungen zu repräsentieren .

■ Daten verarbeiten Die Kinder . . .

■ erkennen, dass Daten in einer Vielzahl unterschiedlicher Formen durch ein Informatiksystem repräsentiert, gespeichert, verarbeitet und über-tragen werden können, z . B . als Texte, Bilder, Videos, Audio, Kombinati-onen daraus, …

■ analysieren die Schritte zur Verschlüsselung von Nachrichten (Daten) mit altersentsprechenden Verfahren (z . B . Skytale) .

■ Daten interpretieren Die Kinder . . .

■ können Fehler in binär repräsentierten Daten erkennen und identifizie-ren .

■ können erläutern, dass das Internet eine sehr große Menge von Daten enthält .

Nachdenken über und Bewerten (P2) des Zusammenhangs von Informatik, Mensch und Gesellschaft (I5)

Ein Grund dafür, mit informatischer Bildung bereits im frühen Kindesalter zu be-ginnen, liegt in den Veränderungen durch die Digitalisierung vieler Lebensbe-reiche: in den sog . Auswirkungen der technologischen Weiterentwicklung bzw . Durchdringung der Lebenswelt mit digitalen Artefakten – und in der wissenschaft-lichen Disziplin, die das zur Entwicklung dieser Artefakte notwendige Wissen und Können bereitstellt . Aber wie ist das Verhältnis von Informatik, Mensch und Ge-sellschaft?

Oft wird nur von einer allgemeinen Verknüpfung ausgegangen, wenn von dem Bereich gesprochen wird: Informatik und Gesellschaft bzw . die Fortentwicklung der Technik werden als Treiber gesellschaftlicher Veränderungen angesehen – al-lerdings kann ein solcher Technik-Determinismus die Veränderungen nur unzurei-chend erklären . Es scheint vielmehr komplexe Wechselwirkungen zwischen Infor-matik, Mensch und Gesellschaft zu geben .

Ein interessanter Versuch zu Strukturierung dieser Wechselwirkungen ist im Projekt ‚Kontextuelle Informatik’ entstanden . Kernidee ist die folgende:

„Technologieentwicklung drückt sich nicht nur in den jeweiligen Artefak-ten aus, sondern auch in von uns so genannArtefak-ten SoziofakArtefak-ten (geschriebe-ne und ungeschriebe(geschriebe-ne Gesetze und Vereinbarungen) und Kognifakten (in Anlehnung an Foucaults ,Technologien des Selbstʻ also Kompetenzen, Methoden und damit auch Techniken im ursprünglichen Wortsinn)“ (Eng-bring & Selke, 2013, S . 113) .

Diesem Ansatz zufolge werden im Prozess der Technikgenese nicht nur neue digi-tale Artefakte (=technische Produkte), sondern auch andere „Produkte“ erstellt:

Auf Ebene der Gesellschaft entstehen neue Regeln, Gesetze, Umgangsformen für die Interaktion mit der Technik (und darüber auch die Interaktion zwischen Men-schen) – und auf Ebene des Individuums entstehen neue Wissensbestände, Fer-tigkeiten und Ideen . Diese verschiedenen Prozesse und Produkte durchdringen und beeinflussen sich gegenseitig – und sie beeinflussen den Prozess der Genese

neuer Artefakte und Technologien und damit die Gestaltung des Alltags bzw . der Lebenswelt .

Diese Sichtweise auf Technikgenese vereinfacht und strukturiert zunächst den Ablauf, ist aber inhaltlich neutral . Die Autoren schlagen vor, die Bereiche Arbeit, Kultur und Wissen unter dieser Perspektive in den Blick zu nehmen und im Themenbereich Informatik, Mensch und Gesellschaft schlussendlich also die Technikgenese in den drei Feldern a) Arbeitsprozesse (Entwicklung von Maschi-nen und Werkzeugen), b) Kommunikationsmedien (Veränderungen im Bereich Kultur/Kulturtechniken: Schrift, Rechnen, Medien, Kommunikation und Koopera-tion) und c) Wissensgesellschaft (Instrumente und Dienste zum Umgang mit Wis-sen) zu untersuchen .

Auf diese Weise entsteht eine Auswahl von Inhalten und deren Strukturie-rung, wie in Abbildung 33 dargestellt:

Techniken Gestaltung/

„Informatik im Kontext“ „Kontext der Informatik“

Abbildung 33. Vorschlag für eine Strukturierung des Grundlagenbereichs (nach Engbring &

Selke, 2013)

Des Weiteren schlagen wir vor, dazu auch historische Bezüge heranzuziehen . Die Technikgenese könnte an einzelnen Beispielen nachvollzogen werden: etwa wie Textverarbeitung mit zunehmenden Layoutfähigkeiten und die Weiterentwicklung der Drucktechnik das Berufsbild des Setzers/Druckers verändert hat und mehr und mehr die Anwenderinnen und Anwender das Erscheinungsbild ihrer Drucker-zeugnisse selbst gestalten und produzieren .

Dieser Bereich beschäftigt sich also insgesamt vor allem mit gesellschaftli-chen, gesetzlichen und ethischen Aspekten im Zusammenhang mit der Informa-tik . Beispielhafte Kompetenzerwartungen in diesem Bereich sind:

■ Arbeit/Arbeitsprozesse Die Kinder . . .

■ können altersentsprechend Vor- und Nachteile des Einsatzes von Robo-tern oder anderen Informatiksystemen benennen .

■ kennen Schritte der Entwicklung und Digitalisierung von Schreibsyste-men .

■ Kultur/Kommunikationsmedien Die Kinder . . .

■ finden Unterschiede der Interaktion/Kommunikation mit einem Informa-tiksystem oder mit einem Menschen .

■ können erläutern, wie sie mit ihren persönlichen Daten im Internet um-gehen sollen .

■ können altersentsprechend die Auswirkungen von Cypermobbing be-nennen .

■ können Nutzungsregeln für den Umgang mit sozialen Netzwerken auf-stellen und altersentsprechend formulierte Regeln bewerten .

■ Wissen/Wissensgesellschaft Die Kinder . . .

■ erkennen, dass Informatiksysteme „intelligentes“ Verhalten modellie-ren .

■ Allgemein/einführend Die Kinder . . .

■ benennen Vor- und Nachteile der Durchdringung der Alltagswelt mit In-formatiksystemen und -werkzeugen, z .  B . Sprachnachrichten, Videos abspielen oder herunterladen, Internetzugriff auf mobilen Geräten, Na-vigationssysteme etc .

■ benennen, in welchen Bereichen in ihrer Umgebung Informatiksysteme genutzt werden .

4 Zieldimensionen auf Ebene der

Im Dokument Frühe informatische Bildung – (Seite 156-167)