Was Schulabgänger über Datenbanken wissen (sollten)

Transkript

1 Was Schulabgänger über Datenbanken wissen (sollten) 1. Vorbemerkungen 2. Das Thema "Datenbanken" - in der Sekundarstufe I, dargestellt am Beispiel der sächsischen Mittelschule - in der gymnasialen Oberstufe, dargestellt am Beispiel allgemein bildender und beruflicher Gymnasien Sachsens 3. Der Schwerpunkt "Datenbanken" in der Ausbildung von Informatiklehrern an der TU Dresden 24. Juni 2009

2 Informatische Bildung in Deutschland Wegen des "hexadezimalen Bildungssystems" Deutschlands kann ich verbindliche Aussagen nur über Sachsen machen: * Nicht in HS, RS, Gym untergliedert, sondern in die entsprechenden (Sonder)formen des jeweiligen Bundeslandes. (Stand 2007) 2/22

3 Datenbanken als Lehrplanthema in Deutschland Genau so "bunt" wie die Organisation der informatischen Bildung in ihrer Gesamtheit stellt sich auch die Verankerung des Themengebiets "Datenbanken" dar: Diese reicht von einer Behandlung als Wahlpflichtthema (was vom Schüler also "abgewählt" werden kann), bis zu verbindlichen Lehrplaneinheiten von bis zu Lerneinheiten von 20 bis 30 Stunden (dies entspricht einer Wochenstunde über ein ganzes Jahr oder einer Doppelstunde über ein Schulhalbjahr) Es gibt Länder in denen das Thema bereits in der Sekundarstufe I auf dem Plan steht und es gibt Länder in denen Datenbanken selbst in einem Leistungskurs in der gymnasialen Oberstufe praktisch nicht vorkommen. Allgemein verbindliche Aussagen, was Schüler können (sollten) lassen sich deshalb nur aus zentralen Vorgaben ableiten: -den Bildungsstandards Informatik für die Sekundarstufe I und -den einheitlichen Prüfungsanforderungen für das Abitur. 3/22

4 Bildungsstandards Informatik für die Sekundarstufe I In den Bildungsstandards für die Sekundarstufe I werden Kompetenzen formuliert, in denen von den Schülern erwartet wird, dass sie: Strukturierungsmöglichkeiten von Daten zum Zusammenfassen gleichartiger und unterschiedlicher Elemente zu einer Einheit sowie grundlegende Operationen zum Zugriff auf die Bestandteile strukturierter Daten kennen und verwenden. Die Verwaltung und Speicherung großer Datenmengen mithilfe eines Datenmodells modellieren, einfache Datenmodelle in relationale Modelle umsetzen und diese mit einem Datenbanksystem realisieren können. Konkrete Forderungen: Schüler sollen sich mit Fragestellungen nach der Angemessenheit des verwendeten Informatiksystems, nach dem gewählten Datentyp, nach der Struktur der Daten oder der Vermeidung von Datenredundanzen auseinandersetzen. 4/22

5 Einheitlichen Prüfungsanforderungen für das Abitur (EPA) In den die "Einheitlichen Prüfungsanforderungen Informatik" werden für die Abiturprüfung folgende Forderungen an die Schüler gestellt: Nachzuweisen sind "Kenntnisse der folgenden Modellierungstechniken" im Bereich "Datenmodellierung insbesondere: semantisches Datenmodell (Beschreibung der relevanten Objekte und ihrer Beziehungen, ER-Modell), logisches Datenmodell (z.b. relationales Datenmodell)". Konkret erwartete Kompetenzen (Beispiel aus "Musteraufgabe"): "Ergänzen Sie das Entity-Relationship-Modell definieren Sie auch die Attribute und Schlüssel", "Formulieren Sie SQL-Anweisungen für die aufgeführten Problemstellungen" und "Die Tabelle entspricht nicht den Normalisierungsregeln. Entwerfen Sie ein Relationenmodell, das diesen Mangel beseitigt." Sichtbar wird das deutlich höhere Niveau der Anforderungen bei weitgehend identischen Inhaltsbereichen wie in der Sekundarstufe I. Dies entspricht dem spiralcurricularen Ansatz. 5/22

6 Datenbanken in der Sek. I: Lehrplan Mittelschule Sachsen 6/22

7 Datenbanken in der Sek. I: Lehrplan Mittelschule Sachsen Am sächsischen Gymnasium werden fast identische Inhalte im Profilunterricht der 9. bzw. 10. Klasse behandelt, wobei aus der Integration in den Profilbereich weitere spezifische Probleme resultieren! 7/22

8 Datenbanken in der Sek. I: Beispiele 8/22

9 Datenbanken in der Sek. I: Beispiele konkurrierende Ansätze zur Modellierung 9/22

10 Datenbanken in der Sek. I: Beispiele Arbeitsblatt zur Analyse der Kardinalität von Beziehungen 10/22

11 Datenbanken in der Sek. I: Beispiele Arbeitsblatt zum Planen einer Auswahlabfrage 11/22

12 Datenbanken in der Sek. II: Lehrplan Gymnasium Sachsen Grundkurs 11/12 12/22

13 Datenbanken in der Sek. II: Lehrplan berufliches Gymnasium Klassenstufe 12/13 13/22

14 Datenbanken in der Sek. II: Lehrplan berufliches Gymnasium Klassenstufe 12/13 14/22

15 Datenbanken in der Sek. II: Beispiele 15/22

16 Datenbanken in der Sek. II: Beispiele 16/22

17 Informatiklehrerausbildung an der TU Dresden Bis WS 2006/07 Lehramtsstudiengänge, neu ab WS 2007/08: Lehramtsbezogener Bachelor-Studiengang Allgemeinbildende Schulen (Kombinationsfächer: Deutsch, Englisch, Französisch, Geographie, Geschichte, Latein, Mathematik, Russisch, Spanisch) Lehramtsbezogener Bachelor-Studiengang Berufliche Schulen (Kombinationsfächer: Bautechnik, Chemietechnik, Elektrotechnik, Holztechnik, Lebensmittel- Ernährungs- und Hauswirtschafts-wissenschaften, Gesundheit und Pflege, Metall- und Maschinentechnik, Sozialpädagogik, Farbtechnik und Raumgestaltung) Beide Bachelor-Studiengänge führen zum Abschluss "Bachelor of Education". Dieser berechtigt NICHT zur Aufnahme einer Lehrtätigkeit an öffentlichen Schulen des Freistaates Sachsen! Es wurde festgelegt, dass erst der im Zuge eines Lehramtsbezogenen Master-Studienganges erworbene Abschluss "Master of Education" in diesem Sinne berufsqualifizierend wirkt. 17/22

18 Informatiklehrerausbildung an der TU Dresden Neben den Bachelorstudiengängen spielen nach wie vor die berufsbegleitende Weiterbildung von Informatiklehrern und deren ständige Fortbildung eine wichtige Rolle. Vor allem die gegenwärtig zu verzeichnenden Studentenzahlen in der Erstausbildung machen es auf lange Sicht erforderlich, Lehrern im Berufsleben die Möglichkeit zu geben, sich als Fachlehrer für Informatik weiterzubilden. Seit 1992 gibt es dafür die berufsbegleitende Weiterbildung im Fach Informatik - ein 4- bzw. 6-semestriges Studium mit einem Präsenztag pro Woche. Auf Initiative der GI-Fachgruppe "Informatische Bildung in Sachsen und Thüringen" nehmen seit dem Sommersemester 2008 vermehrt Kollegen die Möglichkeit wahr, an regulären Lehrveranstaltungen der TU Dresden teilzunehmen und ein Zertifikat zu erwerben, ganz besonders im Lehrgebiet Datenbanken! 18/22

19 Datenbanken in der Lehrerausbildung an der TU Dresden In den Lehramtsbezogenen Bachelorstudiengängen an der Technischen Universität Dresden wird der Schwerpunkt "Datenbanken in drei aufeinander folgenden Modulen thematisiert: In einem ersten Modul erfolgt ein praxisorientierter Einstieg in das Thema Datenbanken aus Anwendersicht. Neben Modellierungsfragen geht es deshalb auch um Kompetenzerwerb bezüglich der praktischen Nutzung eines DBMS (i.d.r. MS Access). In einem zweiten Modul, welches die Studierenden der Lehramtsbezogenen Bachelorstudiengänge gemeinsam mit allen Informatikstudenten absolvieren erwerben die Studierenden Kenntnisse der Datenbanktheorie. Es handelt sich dabei um das Grundlagenmodul des Lehrstuhls Datenbanken (Prof. Lehner). Im dritten Modul geht es um die Kopplung der beiden schulischen Kernthemen "Programmierung" und "Datenbanken". Dies erfolgt im Kontext der Erzeugung dynamischer Webseiten mittels PHP und MySQL. 19/22

20 Datenbanken in der Lehrerausbildung: Modul I Vorlesung wesentlicher Inhalt Übung DB Entwurf I DB Entwurf II DB Entwurf III DBMS, Datenmodelle, ERM, ERD, UML Transformation ERM - RM, Normalisierung Datentypen, Implementierung, referentielle Integrität DB Entwurf DB Implementierung DB Modifikation und Analyse DB Formulare Formulare, Unterformulare, Kombinationsfelder DB Formulare DB Formulare DB Berichte Berichte, Etiketten, Serienbriefe DB Berichte Komplexaufgabe DB Abfragen Abfragen planen, Abfragen im QBE - Bereich Komplexaufgabe mit Abfragen 20/22

21 Datenbanken in der Lehrerausbildung: Modul II Teil Kapitel 1 Kapitel 2 Kapitel 3 Kapitel 4 Kapitel 5 Kapitel 6 Kapitel 7a Kapitel 7b Kapitel 8 Kapitel 9 Inhalt Einführung Die relationale Idee und SQL Basics Konzeptueller Entwurf Das relationale Datenmodell Entwurfstheorie relationaler Datenbanken Die Datenbankanfragesprache SQL Transaktionsverarbeitung I Transaktionsverarbeitung II Fehlerbehandlung Anfrageverarbeitung 21/22

22 Datenbanken in der Lehrerausbildung: Modul III 22/22