Informatik Modulplan für die Sekundarstufe I (Jahrgänge 5 bis 10)

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1 Informatik Modulplan für die Sekundarstufe I (Jahrgänge 5 bis 10) Prof. Dr. Ludger Humbert begonnen: 3. August 2007 letzte Änderungen: 19. April 2016 Um eine Perspektive für das Schulfach Informatik zu entwickeln, werden Module ausgewiesen, die geeignet sind, um Schülerinnen und Schülern die Informatische Allgemeinbildung zu ermöglichen. Jedes Modul soll soweit in sich abgeschlossen sein, dass es zu prüfbaren Kompetenzen führt. Es werden insgesamt sieben Module vorgeschlagen. In diese Übersicht fließen die Ergebnisse der Diskussion um Bildungsstandards Informatik ein, an denen der Autor beteiligt war. Diese gehen von einem einstündigen durchgängigen Pflichtfach Informatik in den Jahrgangsstufen 5 bis 10 für allgemeinbildende Schulen aus. Der entwickelte Rahmen wurde im Rahmen der INFOS 2007 in Siegen öffentlich vorgestellt und im Januar 2008 vom Präsidium der Gesellschaft für Informatik e. V. verabschiedet. 1 Struktur und Zieldimensionen der Bildungsstandards Informatik Zum Hintergrund der Entwicklung der Bildungsstandards Informatik [gi(2008)] sei auf die Zeitschrift LOG IN verwiesen, deren Nr. 135 als PDF-Dokument vollständig öffentlich verfügbar ist [Puhlmann(2005)]. Auf der INFOS 2007 wird die Ausgabe 146 der LOG IN veröffentlicht, die die Bildungsstandards Informatik in der aktuellen Fassung enthält. Die Struktur der Bildungsstandards folgt der inzwischen allgemein praktizierten Aufteilung in Inhalts- und Prozessbereiche. Das dahinterstehende Kompetenzmodell soll an dieser Stelle nicht weiter ausgeführt werden nur soviel sei angemerkt: 1

2 Nur eine Umsetzung, die die Prozessbereiche wesentlich in den Blick nimmt, wird einer Auffassung gerecht, die modernen Theorien des Lernens entspricht. Einzig Inhaltsbereiche unterrichtlich zu thematisieren, führt zu dem bekannten (und vielerorts beklagtem) Problem, dass die Schülerinnen keine Verbindungen zwischen verschiedenen Bereichen herstellen. Die Inhaltsbereiche haben folgende Bezeichnungen: Information und Daten Algorithmen, Sprachen und Automaten Informatiksysteme Informatik, Mensch und Gesellschaft Für die Prozessbereiche wurden die folgenden Bezeichnungen gewählt: Modellieren und Implementieren Begründen und Bewerten Strukturieren und Vernetzen Kommunizieren und Kooperieren Darstellen und Interpretieren Bei der Umsetzung wird von einem einstündigen Pflichtfach Informatik in der kompletten Sekundarstufe I (Jahrgänge 5 10) ausgegangen. Die Standards verstehen sich als Mindeststandards und orierentieren sich am Mittleren Bildungsabschluss Ende der Klasse Kompetenzen Es werden übergeordnete Kompetenzen ausgewiesen, die nach den Bildungsstandards Informatik von allen Schülerinnen und Schülern erreicht werden müssen. Inhaltsbereiche Information und Daten verstehen den Zusammenhang von Information und Daten sowie verschiedene Darstellungsformen für Daten, verstehen Operationen auf Daten und interpretieren diese in Bezug auf die dargestellte Information, führen Operationen auf Daten sachgerecht durch. 2

3 Algorithmen kennen Algorithmen zum Lösen von Aufgaben und Problemen aus verschiedenen Anwendungsgebieten und lesen und interpretieren gegebene Algorithmen, entwerfen und realisieren Algorithmen mit den algorithmischen Grundbausteinen und stellen diese geeignet dar. Sprachen und Automaten nutzen formale Sprachen zur Interaktion mit Informatiksystemen und zum Problemlösen, analysieren und modellieren Automaten. Informatiksysteme verstehen die Grundlagen des Aufbaus von Informatiksystemen und deren Funktionsweise, wenden Informatiksysteme zielgerichtet an, erschließen sich weitere Informatiksysteme. Informatik, Mensch und Gesellschaft benennen Wechselwirkungen zwischen Informatiksystemen und ihrer gesellschaftlichen Einbettung, nehmen Entscheidungsfreiheiten im Umgang mit Informatiksystemen wahr und handeln in Übereinstimmung mit gesellschaftlichen Normen, reagieren angemessen auf Sicherheitsrisiken bei der Nutzung von Informatiksystemen. 3

4 Prozessbereiche Modellieren und Implementieren erstellen informatische Modelle zu gegebenen Sachverhalten, implementieren Modelle mit geeigneten Werkzeugen, reflektieren Modelle und deren Implementierung. Begründen und Bewerten stellen Fragen und äußern Vermutungen über informatische Sachverhalte, begründen Entscheidungen bei der Nutzung von Informatiksystemen, wenden Kriterien zur Bewertung informatischer Sachverhalte an. Strukturieren und Vernetzen strukturieren Sachverhalte durch zweckdienliches Zerlegen und Anordnen, erkennen und nutzen Verbindungen innerhalb und außerhalb der Informatik. Kommunizieren und Kooperieren kommunizieren fachgerecht über informatische Sachverhalte kooperieren bei der Lösung informatischer Probleme nutzen für die Kommunikation und Kooperation geeignete Werkzeuge. 4

5 Darstellen und Interpretieren interpretieren unterschiedliche Darstellungen von Sachverhalten, veranschaulichen informatische Sachverhalte, wählen geeignete Darstellungsformen aus. 3 Module Kurzbeschreibung Umfang Um die Kompetenzen zu erreichen, wird eine Umsetzung in Form von Teilmodulen vorgeschlagen. Die Modularisierung sollte dem Gedanken Rechnung tragen, dass die gewählten Module eine gewisse Unabhängigkeit voreinander besitzen. Dies ist nicht einfach zu bewerkstelligen, da einige der Module Voraussetzung für andere Module darstellen. 1. Betriebssysteme 2. Vernetzte Systeme 3. Zeichnen 4. Texte strukturieren 5. Daten sammeln, Daten auswerten Modul 1 ist ohne Frage eine Grundvoraussetzung zur praktischen Arbeit mit Informatiksystemen. Je nach Anwendungskontext ist das Modul 2 ebenfalls eine Voraussetzung für die praktische Umsetzung. Die quantitative Ausprägung der einzelnen Module muss an den Kompetenzen orientiert werden, die Ziel des Moduls sind. Selbstverständlich ist es unabdingbar, dass die Elemente einzelner Module im konkreten Anwendungszusammenhang wieder thematisiert werden. Daher findet sich in Tabelle 1 pro Schuljahr typischerweise ein Element aus Modul 1 und/oder Modul 2. Die jeweilige Modulabschlussprüfung findet statt, sobald alle Teile des Moduls bearbeitet sind. Dies wird in der Tabelle 1 durch das Symbol verdeutlicht. Die Verteilung stellt einen ersten Versuch dar, die Inhalte so zu verteilen und zu verzahnen, dass»lernen auf Vorrat«vermieden wird. Die Darstellung macht darüber hinaus deutlich, dass die Module so eng gekoppelt sind, dass sie kaum unabhängig 5

6 Tabelle 1: Vorschlag für eine Verteilung der Module auf Schulhalbjahre Jahrgang/Halbjahr 1 Betriebssysteme 2 Vernetzte Systeme 3 Zeichnen 4 Texte strukturieren 5 Daten sammeln und auswerten Summe Summe

7 voneinander unterrichtlich verantwortlich realisiert werden können. Möglicherweise kann (ab Jahrgang 7) ein Modulaustausch realistisch sein. Werden Module ausgewiesen, so ist es unabdingbar, die Werkzeuge zu nennen, mit denen die Module auch praktisch umgesetzt werden können. In der Tabelle 2 findet sich eine solche Zuordnung. Diese ist bei weitem nicht vollständig. Der Hinweis auf die Programmiersprache soll verdeutlichen, dass es bei diesem Vorschlag (im Unterschied zu anderen Vorschlägen) und der konkreten Programmiersprache Python möglich ist, in jedem der Module auch die fachliche Modellierung bis hin zu ablauffähigen Programmen vorzunehmen. Wird so gearbeitet, entfällt ein eigenes Modul zur Programmierung. Die Angabe konkreter Werkzeuge soll darauf hinweisen, dass zur Umsetzung der erarbeiteten Gegenstände Informatiksysteme eingesetzt werden. Programmierarbeiten sollen dabei helfen, die Elemente vertiefend zu thematisieren, die durch einfache typischerweise im Zusammenhang mit einer objektorientierten Modellierung gewonnene Strukturen altersgerecht umgesetzt werden können. Wird die Einrichtung des Pflichtbereichs erst ab 5.2 realisiert, so ist diese mit (mindestens) zwei Unterrichtsstunden auszustatten, damit die für die beiden Halbjahre 5.1 und 5.2 vorgesehenen Inhalte adäquat erfolgen können. Literatur [gi(2008)] gi 2008 gi: Grundsätze und Standards für die Informatik in der Schule Bildungsstandards Informatik für die Sekundarstufe I. Version: April http: //tny.im/eo9pt. Erarbeitet vom Arbeitskreis Bildungsstandards Beschluss des gi-präsidiums vom 24. Januar 2008 veröffentlicht als Beilage zur LOG IN 28 (2008) Heft 150/151. ISSN [Puhlmann(2005)] Puhlmann 2005 Puhlmann, Hermann: Standards für die Schulinformatik. In: LOG IN 25 (2005), September, Nr. 135, log-in-verlag.de/pdf-dateien/log_in-135.pdf. ISSN

8 Tabelle 2: Werkzeuge und ihr Bezug zu den Modulen Werkzeuge Modul Betriebssystem z. B.: Mac OS X, Symbian S60, Linux und Programmiersprache Python Kommandozeile z. B. Terminal und Programmiersprache Python Vernetzte Systeme Dienste und Client-Server-Struktur/en und Programmiersprache Python , Browser Vektorzeichenprogramm z. B. dia, [skribus?,] Zeichenmodul aus OpenOffice und Programmiersprache Python Texteditor Satzsystem L A TEX, Firefox, Ponto (Python) Tabellenkalkulation, Datenbank (Python) 1 Betriebssysteme 2 Vernetzte Systeme 3 Zeichnen 4 Texte strukturieren 5 Daten sammeln und auswerten 8