Informatik

Memorandum zur fehlenden Informatikausbildung

25 October 2011 | Beat Döbeli Honegger | Informatik
Der Branchendachverband ICTswitzerland hat kürzlich ein Memorandum zur fehlenden Informatikausbildung an unseren Schulen PDF-Dokument (Biblionetz:t13713) veröffentlicht:

informatik-memorandum.jpg

Gewisse Dinge hätte ich persönlich etwas anders formuliert, aber von der Stossrichtung her bin ich selbstverständlich einverstanden. Da das Dokument auf der Website von ICTswitzerland nicht grad offensichtlich (und nur als PDF) zu finden ist und das Medienecho (nicht weiter erstaunlicherweise) bisher ausblieb, hier eine Web-Version:

Die Unterzeichnenden aus Informatikindustrie, aus beiden technischen Hochschulen ETH Zürich und EPF Lausanne und aus den kantonalen Universitäten beobachten mit Interesse die Vorstösse für und die Diskussionen über die verschiedenen Schulreformen (Lehrplan 21, Plan d’études romand, Harmos, Gymnasium). Sie stellen dabei fest, dass der Informatik der ihr gebührende Platz als Leitwissenschaft nicht zugewiesen wird.

Die Industriegesellschaft des 21. Jahrhunderts ist sich immer noch einig, dass Grundlagenfächer wie Mathematik, Physik und Chemie zur obligatorischen Schulbildung gehören: Keine Hochtechnologie ohne Mathematik, keine Ingenieurwissenschaft ohne Physik, keine Naturwissenschaft/Medizin ohne Chemie. Informatik wird aber von vielen nur mit Informations- und Kommunikationstechnologien (ICT), d.h. mit den täglichen Informatikanwendungen wie Internet, Schreiben, Tabellenkalkulation, Präsentationsgrafik, digitaler Telefonie und Fotografie gleichgesetzt. In unserer modernen Welt geht aber gar nichts mehr ohne Informatik - trotzdem wird in Schweizer Schulen Informatik nicht als Grundlagenfach anerkannt.

Die Notwendigkeit, Konzepte und Methoden der Informatik in der Schule zu vermitteln, wird immer mehr erkannt. So fordern dies GI und BITCOM in Deutschland und ICTswitzerland hat dazu ein Positionspapier publiziert. In USA wurde am 30. Juli 2010 im Kongress die Computer Science Education Act verabschiedet. Nicht nur das kurzlebige Wissen über den Umgang mit Computern, sondern auch die langlebigen Kenntnisse der Informatikgrundlagen und das von Jeannette Wing, Carnegie-Mellon-Universität, geforderte "Computational Thinking" werden als wichtiger Teil der allgemeinen Bildung betrachtet. Nach Osteuropa und Russland sehen auch USA, China, Südkorea und weitere Länder ein, dass die Kernkompetenzen ohne schulische Informatikausbildung nicht erreichbar sind.

Sei es die Fähigkeit, mittels Programmen mit Maschinen zu kommunizieren und sie zu steuern, sei es das algorithmische Denken für die konstruktive Suche nach der Lösung eines Problems, sei es der modulare Entwurf als grundlegende Vorgehensweise in technischen Disziplinen, alle diese erstrebenswerten Bildungsziele können mit einem guten Informatikunterricht schon von der Primarschulstufe an erreicht werden. Wenn unter Informatik nur die Fähigkeit, mit Computern umzugehen (z.B. ECDL), verstanden wird, ziehen, wie verschiedene Analysen zeigen, gute Schülerinnen und Schüler ein Informatikstudium wegen vermeintlicher Oberflächlichkeit und Langeweile nicht in Betracht. In Ländern wie der Schweiz wurde der Ruf der Informatik dadurch so weit geschädigt, dass man die Informatik gar nicht als Wissenschaft wahrnimmt. International verstärkt sich heute die Tendenz, anspruchsvollen Informatikunterricht als Pflichtfach für alle im Schulsystem zu verankern. Immer mehr Länder starten mit Programmieren schon in der Primarschule im Alter von 8 bis 10 Jahren. Wenn die Schweiz das Wachstum der produktiven Informatikindustrie nicht langfristig bremsen will, ist es höchste Zeit, die unvermeidbaren Umstellungen der schulischen Inhalte in den Lehrplänen so schnell wie möglich vorzunehmen.

Was getan werden muss, ist den Verantwortlichen klar, es braucht nur den politischen Willen, die notwendigen Anpassungen im Schulunterricht vorzunehmen. Für die zukünftige Wissensgesellschaft ist die derzeitige Vernachlässigung der Informatikbildung ebenso schädlich wie ein Weglassen oder eine Verschiebung des Beginns des Mathematikunterrichts um mehrere Schuljahre. Deswegen fordern wir als notwendige Massnahmen zur Förderung des Technologiestandortes Schweiz
  1. Informatik soll wie Mathematik als ein Pflichtfach bereits in der Primarschule gelehrt werden, und es muss Programmieren beinhalten.
  2. ICT-Kompetenzen (Umgang mit Computern) sollen schon in der Primarschule, spätestens jedoch auf der Sekundarstufe I erworben werden, so dass sie nicht mehr an Maturitätsschulen unterrichtet werden müssen.
  3. Informatik im Sinne des "Computational Thinking" (algorithmisches Denken) und der Verzahnung des mathematisch-naturwissenschaftlichen Denkens mit der Vorgehensweise der Entwickler in technischen Disziplinen soll obligatorisch für alle an Mittelschulen unterrichtet werden.

Tja, jetzt müssen die Informatik-VertreterInnen (zu denen ich auch gehöre) das Memorandum nur noch argumentativ untermauern und durchbringen. Mit der Forderung nach einem Pflichtfach stehen die Informatiker beileibe nicht alleine da...

Post-IT war erreicht Goldau

21 October 2011 | Beat Döbeli Honegger | Geek, Informatik, PHSZ
Nachdem ich vor einigen Wochen berichtet habe, dass der Pariser Post-IT war Zürich erreicht hat, ist er nun sogar in die Innerschweiz geschwappt und in Goldau gelandet! Es begann harmlos mit kleinen Bildern:

post-it-goldau-02.jpg

Doch mit dem Kleben kam der Appetit: Wie wäre es, wenn wir das gesamte Fenster vollkleben würden?

post-it-goldau-01.jpg

Gedacht getan! In den kommenden Tagen wurden in der näheren Umgebung von Goldau sämtliche verfügbaren Klebezettel aufgekauft und die grosse Arbeit begann:

Post-it War from Vincenzo Gallicchio on Vimeo.

Und so präsentiert sieht das Ergebnis von innen betrachtet aus:

post-it-goldau-03.jpg

Doch es blieb nicht dabei, das Gebäude der PHZ Schwyz verfügt noch über weitere Fensterflächen:

Auch da lässt sich das Ergebnis sehen:

post-it-goldau-04.jpg

Auch wenn zahlreiche Betrachterinnen und Betrachter meinten, dass damit das Gebäude endlich auch als Pädagogische Hochschule erkennbar sei, stellt sich ja doch die Frage, warum Studierende in Goldau Stunden mit dem Anbringen von Klebezetteln verbringen. Das Erstaunen wird mancherorts noch grösser, wenn bekannt wird, dass dies sogar im Rahmen des Studiums als Teil des Leistungsnachweises erbracht worden ist. "Aha, an den PHs lernt man Zettel kleben, ist das etwa alles? Und so etwas nennt sich Hochschule?"

Des Rätsels Lösung: Diese Aktivitäten fanden im Rahmen einer Blockwoche in unserem Spezialisierungsstudium ICT und Medienpädagogik statt, in welcher die Studierenden die Aufgaben des pädagogischen und technischen ICT-Supports kennenlernen. An einem Nachmittag erhielten die Studierenden eine Einführung ins Thema Informatik in der Primarschule. Ich habe versucht darzulegen, warum "echte" Informatik bereits in der Primarschule ihren Platz haben sollte (also Informatik-Unterricht, Biblionetz:w00459) und wie man Informatik primarschulgerecht vermitteln könnte (Informatik-Didaktik, Biblionetz:w00461).

Die Klebezettelübung stellt eine enaktive Erklärung (Biblionetz:w01892) dar, wie Computer Bilder in Form von Rastergrafiken speichern. Der folgende Smiley besteht beispielsweise auf 16 x 16 Klebezetteln:

post-it-goldau-05.jpg

16 x 16 Pixel entspricht der Grösse des Icons, das jetzt vermutlich links oben in der Adresszeile des Browsers sichtbar ist. Die Herstellung des Bildes hat inkl. Planung eine halbe Stunde gedauert, das reine Kleben ca. 15 Minuten. So wird abschätzbar, wie schnell Computer ihre Pixel auf den Bildschirm "kleben" müssen, wenn wir am Computer arbeiten. Hier wären schöne Abschätzübungen möglich: Wie gross wird das Bild, wenn wir unseren Computerbildschirm mit Klebezetteln der Grösse 5cm x 5cm nachkleben würden? Wie gross würde ein entsprechend geklebtes Bild aus einer modernen Digicam (10 Megapixel)?

Beim Kleben der grossen Bilder hat meist eine Person die Steuerung übernommen und "Befehle" erteilt: "Jetzt 13 gelbe Zettel. Dann 3 orange und wieder 5 gelbe." Damit sind wir schon recht nahe bei der Art, wie der Computer Bildinformationen abspeichert. Das liesse sich jetzt weiter formalisieren, indem man den zur Verfügung stehenden Klebezettelfarben Nummern geben würde: "13x1,3x2,5x1..." und das dann noch binär darstellen würde. Schon hat man verlustfreie Bildkompression primarschultauglich erklärt (dass eben "13x1,3x2,5x1" kürzer ist als "111111111111122211111" ).

Tja, und auch über Farbräume kann man wunderbar diskutieren, wenn die richtigen Klebezettelfarben in der ganzen Innerschweiz nicht lieferbar sind...

Ziel der Übung war also einerseits, die Bildspeicherung enaktiv erfahrbar zu machen und andererseits Unterrichtsvorschläge für den Einsatz in der Primarschule zu erarbeiten.

Fazit: Informatik lässt sich in der Primarschule auch ohne Computer, dafür aber mit viel Spass vermitteln!

(ein weiteres Beispiel für computer science unplugged (Biblionetz:b03203))


Bekanntermassen habe ich mich ja an der GMW in Dresden über die fehlende vorgängige digitale Ausgabe der Conference-Proceedings geärgert und damit mitgeholfen, dass der Tagungsband (Biblionetz:b04618) noch während der Konferenz online ging.

Die GMW fand dieses Jahr zusammen mit der DeLFI (Biblionetz:j00028) statt, wie sieht es eigentlich dort mit dem Tagungsband (Biblionetz:b04616) aus? Fehlanzeige! Auch praktisch einen Monat nach der Tagung (5.-8. September 2011) ist der Tagungsband nicht online verfügbar. Und das bei Informatikern?

Der Tagungsband erscheint in den Lecture Notes in Informatics (LNI) der Gesellschaft für Informatik e. V.. Auf der entsprechenden Website existieren zwei Links, hinter denen man aktuelle Conference-Proceedings aus dem Jahr 2011 vermuten könnte:

gi-online.jpg

Doch leider führen beide Links nicht zum Ziel. Während der erste Link schlicht zu einer leeren Seite führt, endet man beim zweiten auf einer Seite mit Volltexten, die aber letztmals im März 2010 aktualisiert worden ist, also vor etwa anderthalb Jahren:

gi-online2.jpg

Heute vor einer Woche habe ich versucht, die GI per Mail an die dafür vorgesehene Adresse (lni-edition ät gi-ev.de) auf diese Probleme aufmerksam zu machen. Ich weiss, nicht, ob die Mail angekommen und gelesen worden ist. Antwort habe ich auf jeden Fall keine bekommen.

Die Tagungsbände sind aber durchaus auf der Website der GI zu finden, einfach nicht zum Download sondern zum Bestellen als totes Holz für 29.80 Euro:

gi-online3.jpg

P.S.: Ja, auch den Tagungsband der INFOS 2011 würde ich gerne digital durchblättern und vielleicht zitieren...


Kann es sein, dass Informatiker es überhaupt nicht so sehr mit dem Online halten, Warnungen davor und Email ausgenommen? War auf der INFOS 2011, von vielem beeindruckt, aber online war nirgendwo kein Thema. Auch fast kein Getwitter, muss ja auch nicht jeder, aber doch wenigstens ein paar.

-- Main.HerrRau - 05 Oct 2011

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Zugegebenermassen ein Streit unter Experten - aber die Frage, welche Programmiersprache sich denn für die Schule eignet, bewegt die Gemüter seit Jahren. Während Aussenstehende erst die Frage geklärt haben möchten, ob Programmieren überhaupt zur Allgemeinbildung gehört (Biblionetz:f00114), ist dies für Informatik-Didaktiker klar.

Weniger klar ist dagegen, mit welcher Programmiersprache dies geschehen soll. In der Ausgabe 168 der Zeitschrift Login (Biblionetz:b04641) ist ein lesenswerter Artikel von Eckart Modrow, Jens Mönig und Kerstin Strecker erschienen, bei dem mir einzig der Titel missglückt zu sein scheint:

Eckart Modrow, Jens Mönig, Kerstin Strecker
Wozu Java? PDF-Dokument
Plädoyer für grafisches Programmieren
(Biblionetz:t13629)

Im Artikel argumentieren die AutorInnen, dass in Deutschland die Schülerinnen und Schüler meistens beim "Schreiben" der Programme die Motivation verlieren würden:

Sehen wir uns die schon mehrfach zitierte 80%-Ausstiegsquote im Informatikunterricht an, dann tritt die nur auf, wenn die Schülerinnen und Schüler „Programme schreiben“ müssen. Mit den anderen Themenbereichen des Informatikunterrichts gibt es meist keine Schwierigkeiten. Keine Schwierigkeiten gibt es in der Regel auch mit dem Finden eigener Ideen zur Lösung der (möglichst selbst) gestellten Probleme. Die treten erst „beim Schreiben“, also beim Kodieren auf. Der Zyklus „Lösungsidee > Formulierung der Idee > Test > Änderung der Lösungsidee > … wird durch Kodierungsprobleme unterbrochen. Die meisten Schülerinnen und Schüler bleiben beim Kodieren stecken, nicht beim (hier weiter gefassten) Programmieren. Brauchen wir aber überhaupt Code? Ist der Begriff „Programme schreiben“ nicht eigentlich überholt?

Der Artikel favorisiert dann grafische Programmiersprachen (Biblionetz:w02287), da diese keine Kodierungshürde aufweisen würden und verweist u.a. auf LabView als professionelle visuelle Programmiersprache, mit der unter anderem das südafrikanische Großteleskop SALT gesteuert werde.

Auch das Vorurteil, mit grafischen Programmierumgebungen wie Scratch (Biblionetz:w02030) könne man anspruchsvolle Konzepte der Informatik gar nicht vermitteln, versucht der Artikel zu widerlegen. Während sich Scratch durchaus eigne, um auch anspruchsvolle Konzepte der Physik zu modellieren (Bsp. Federpendel), sei insbesondere der Scratch-Ableger Build-your-own-Blocks (BYOB) (Biblionetz:w02279) so mächtig, dass sich auch ein universitärer Informatikgrundkurs allein mit dieser Programmiersprache umsetzen lasse, wie Berkeley mit der Informatikvorlesung CS10 im Rahmen des APCurriculums (AP Principles 2010) beweise.

Der Artikel versucht diese Mächtigkeit auch mit Beispielen aufzuzeigen, die mich durchaus ans Informatikstudium erinnern:

Das Beispiel illustriert kurz die weitergehenden Möglichkeiten des Systems, hier die „Lambdafizierung“ von BYOB-Strukturen, die es gestattet, diese wahlweise als Code oder Daten zu interpretieren.
Die BYOB-Listen lassen sich trivialerweise als Schlangen oder Stapel nutzen. Geschachtelte Listen bilden Bäume, Dictionaries, Graphen usw. Im Bereich der Datenstrukturen gib es hier keinerlei Beschränkungen.

Spätestens bei der Lambdafizierung wird niemand mehr von einer Kindergartensprache reden...

Der Artikel schliesst mit folgenden Fragen:

  1. Worin besteht der bildende Wert textbasierter Programmierung, also der Möglichkeit, Syntaxfehler machen zu können, wenn inhaltlich alle informatischen Konzepte, aber auch Standardanwendungsbereiche und –aufgaben mit BYOB als Werkzeug implementiert werden können? Ist die damit verbundene Frustrationsrate gerechtfertigt, hat Syntax ihren eigenen Wert?
  2. Ist der zu beobachtende Trend „weg von der Programmierung“ inhaltlich begründet oder ein Resultat der Probleme im Programmierunterricht? Soll er beibehalten oder vielleicht gestoppt, sogar wieder umgekehrt werden, wenn jetzt geeignetere Werkzeuge dafür zur Verfügung stehen? Um nicht missverstanden zu werden: Programmieren wird hier immer noch als Synonym für „selbstständiges produktorientiertes Problemlösen“ benutzt, nicht für „Kodieren“!
  3. Auf welcher Beschreibungsebene ist zu arbeiten? Algorithmen können natürlich als BYOB-Blöcke vorgegeben werden, bearbeitbar sind sie in dieser Form allerdings nur am Computer. Soll und kann auf „papiergeeignete“ Notationsformen umgestiegen werden, wenn Syntaxeigenheiten keine Rolle mehr spielen, korrekte Syntax in diesem Zusammenhang keinen eigenen Wert mehr hat?
  4. Ist Informatikunterricht nur realitätsnah, wenn echte Produktionssysteme wie Java, Python, … im Unterricht benutzt werden? Braucht der Informatikunterricht Ausbildungswerkzeuge ähnlich wie die Naturwissenschaften, die auch fast ausschließlich Gerätschaften benutzen, die man außerhalb der Schule kaum findet.

Der Artikel liefert für mich weitere Argumente zur Wahl von Scratch als Programmiersprache in der Schule. Weitere, im Artikel nicht genannte Argumente sind für mich:

  • Die Scratch-Umgebung erlaubt das Einbinden und Erstellen von eigenen Bildern und Tönen und eröffnet damit weitere - nicht von Anfang an algorithmische - Zugänge zum Thema Programmieren / Informatik.
  • Dieses Einbinden eigener Bilder, Töne & Fotos erhöht die Motivation von Schülerinnen und Schülern, die Programmierumgebung auch in ihrer Freizeit zu verwenden.
  • Mit der Einbindung von Sensoren und Aktoren des Robotiksets Lego-!WeDo werden die Schranken des Bildschirms und Computers gesprengt, Informatikprojekte reichen damit in die reale physische Welt hinaus, auch das ein Motivationsfaktor.
  • Während mit BYOB eine Erweiterung gegen oben zur Verfügung steht, bietet der App-Inventor (siehe auch Wikipedia) von Google für Android-Geräte eine Erweiterung in die reale Geräteprogrammierung, indem damit Adnroid-Geräte programmiert werden können. Ich stelle mir das sehr motivierend vor, wenn Kinder ihre eigenen Spiele und Gadgets für ihr Tablet oder ihr Mobiltelefon programmieren können...
  • Scratch ist kostenlos für Windows, Mac und Linux verfügbar und wird vom MIT aktiv weiter entwickelt. ,

Nach dem Unterrichtsmaterial für die i-factory gleich nochmals ein Hinweis auf Informatik-Unterrichtsmaterial: Raimond Reichert (Biblionetz:p01018), mehrfacher Buchautor zum Thema Informatik-Didaktik hat seine Unterrichtsmaterialien für das Ergänzungsfach Informatik (Biblionetz:w02053) aufbereitet und auf dem Unterrichtsmaterialserver http://swisseduc.ch publiziert:

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Raimond Reichert schreibt zu seinem Musterlehrgang Ergänzungsfach Informatik an Schweizer Gymnasien:

Die fachliche Strukturierung folgt dem Raster Great Principles and Practices of Computing von Peter Denning. Ziel ist es, ein Gefühl für die grosse Breite der Informatik und der Tätigkeiten von Informatikern zu vermitteln. Aus Zeitgründen werden nur einzelne ausgewählte Themen in der Tiefe behandelt. Die Schülerinnen und Schüler sollen in der Lage sein, bei den ausgewählten Themen auch anspruchsvollere Aufgaben lösen zu können.

Stöbern lohnt sich: http://swisseduc.ch/informatik/120-lektionen/