Prof. Dr. Sigrid Schubert

Heuristik und Empirie in der Informatikdidaktik

Die Informatikdidaktik stellt heuristische Verfahren für den Lehr-Lern-Prozess im Fach bereit und evaluiert den Lernerfolg mit empirischen Verfahren. Seit 1976 bestimmt die GI-Empfehlung "vom Problem zur Lösung (Algorithmen) in einer Programmiersprache" den Lernweg im Informatikunterricht. Die Analyse des informatiktypischen Problemlösungsprozesses ermöglichte es, die heuristischen Schwerpunkte Abstrahieren, Strukturieren, Erproben und Bewerten in ein Grundmodell der informatischen Bildung [1] einzuordnen, das sich in der Lehramtausbildung bewährte. Damit wurde der heuristische Weg zur Gestaltung algorithmischer Lösungen in den Mittelpunkt des Lehr-Lern-Prozesses gestellt. Die Entwicklung der Informatik brachte neue Lernanforderungen zu verteilten Systemen und Netzen. "Objektorientierte Programmierung" verdrängte die "Strukturierte Programmierung" als allgemeine Problemlösungsstrategie der Informatik. Im "Duden Informatik" wurde 1993 das Entwerfen informatischer Modelle durch strukturierte Zerlegung (Modularisierung, Hierarchisierung, Orthogonalisierung) als fundamentale Idee der Informatik herausgestellt. Die Informatikdidaktik orientierte auf Aufgabenklassen, um den Lernenden mittels Analogieschluss den Schritt von unstrukturierten Ausgangsdaten zu einem informatischen Modell zu ermöglichen. Aus dem bereits erlernten Repertoire wählt der Lernende ein geeignetes Strukturkonzept aus. Es wurden neue Aufgabenklassen [2] für den Informatikunterricht vorgeschlagen, die den Modellbildungsprozess vertiefen und von den Besonderheiten der Programmiersprachen trennen. Das Verständnis für Architektur und Funktionalität von Informatiksystemen muss stärker als bisher gefördert werden, indem z.B. Entwurfsmuster [3] angewendet und wiederentdeckt werden. Der Paradigmenwechsel von imperativen Lösungen mittels Grundalgorithmen zu objektorientierten Lösungen mittels Entwurfsmustern steht im Informatikunterricht an.
Widersprüchliche empirische Ergebnisse verunsichern die Lehrerinnen und Lehrer. Das objektorientierte Problemlösen wurde als besonders intuitiv und einfach dargestellt. In Hospitationen und Videoaufzeichnungen bestätigte sich das nicht. Das Variablenkonzept, die Datentypen und Datenstrukturen, die imperativen Strukturen (Zyklen und Alternativen) sind Basiskonzepte der objektorientierten Lösungen und müssen parallel zum Verständnis von Klassenhierarchien, Vererbung und dem Austausch von Botschaften erlernt werden. Der historische Entwicklungsweg von funktionaler Abstraktion über Datenkapseln und abstrakte Datentypen zur Vererbung zeigt die Anforderung an das Abstraktionsvermögen der Lernenden, das häufig unterschätzt wird. Mit dem Konzept der "Didaktischen Systeme" wird von der Arbeitsgruppe "Didaktik der Informatik" der Universität Dortmund eine Kollektion aufeinander abgestimmter Lehr-Lern-Materialien bereitgestellt, die in einem Unterrichtsszenario je nach Zielgruppe sehr flexibel zu verschiedenen Kompetenzen führen können. Bestandteile eines solchen informatikdidaktischen Systems sind traditionelle Komponenten:

I. Gruppe:

• Aufgabenklassen und Explorationskonzepte (Software für "Experimente" in der Informatik),
• aber auch neue, noch ungewohnte Komponenten.

II. Gruppe:

• Graphen als Beschreibungsstrukturen für das Fachwissens,
• Entwurfsmuster für das Ableiten von Lernmaterialien.

Die II. Gruppe ist vorgesehen zur Erweiterung der I. Gruppe, enthält also fachdidaktische Metaregeln, die den Zielgruppenbezug herstellen. Es ist nicht an eine automatisierte Generierung von Lernmaterial gedacht. Die Komponenten der II. Gruppe sollen ausschließlich für die Hand der Lehrerin und des Lehrers sein, die bei den fachdidaktischen Entscheidungen unterstützt werden.[4]

[1]	Schubert, S. (1991): Fachdidaktische Fragen der Schulinformatik und (un)mögliche Antworten. In: Gorny, P. (Hrsg.): Informatik: Wege zur Vielfalt beim Lehren und Lernen. Springer, Berlin, S. 27-33.
[2]	Brinda, T. (2000): Sammlung und Strukturierung von Übungsaufgaben zum Objektorientierten Modellieren in Informatikunterricht. In: LOG IN, Heft 5, S. 43-53.
[3]	Gamma, E.; Helm, R.; Johnson, R.; Vlissides, J. (1996): Entwurfsmuster. Addison-Wesley, Bonn.
[4]	Brinda, T.; Schubert, S. (2001): Didaktisches System für objektorientiertes Modellieren. Forschungsbericht Nr. 752, Fachbereich Informatik, Universität Dortmund, URL: http://ddi.cs.uni-dortmund.de:8000/ddi_bib/forschung/berichte/

Sprecherin:    Prof. Dr. Sigrid Schubert 
               Didaktik der Informatik 
               Universität Dortmund

Wann:          Montag, 2. April 2001, 15:15 - 16:45

Wo:            HS 3, Universität Klagenfurt

Wissenschaftlicher Lebenslauf der Vortragenden:

• seit 1998 Professur für Didaktik der Informatik und Informatiklehrerausbildung an der Universität Dortmund
• 1988-98 Dozentin für Didaktik der Informatik und Informatiklehrerausbildung an der TU Chemnitz
• 1988 Promotion in Didaktik der Informatik an der TU Chemnitz
• 1972-1988 Lehrerin für Mathematik, Physik und Informatik
• 1972 Diplomarbeit zur Physik und Examen im Lehramt Mathematik und Physik in Dresden

Forschungsinteressen:

• seit 1999 Förderprojekt des Landes Nordrhein-Westfalen "MUE - Multimediale Evaluation in der Informatiklehrerausbildung"
• seit 1998 Begleitung des Schulversuches "Einführung der neuen Fachrichtung Informations- und Kommunikationstechnologie am beruflichen Gymnasium im Freistaat Sachsen"

Weitere Aktivitäten:

• Vorbereitung der IFIP-GI-Tagung "Social, ethical and cognitive issues of informatics and ICT - SEC I3", 22. - 26. Juli 2002
• Vorbereitung der nächsten Fachtagung "Informatik und Schule - INFOS" (2001 an der Universität Paderborn)
• seit 1999 Präsidiumsmitglied und Vorsitz des Fachbereiches 7 "Ausbildung und Beruf" der Gesellschaft für Informatik (GI)
• seit 1998 Mitglied der IFIP-WG 3.1 "Informatics and ICT in Secondary Education"