ein blick über den nationalen tellerrand

Prof. Dr. Marco Thomas

FB Mathematik und Informatik

Institut für Didaktik der Mathematik und der Informatik

Informatikunterricht im Aufwind

Ein Blick über den nationalen Tellerrand

Marco Thomas

Gliederung

• Informatische Bildung in Deutschland

•Curriculare Verankerung in der SI

•Nationale Empfehlungen zu Bildungsstandards Informatik SI

• Informatische Bildung weltweit

•Abgrenzungen und Begriffe

•UNESCO-Curriculum

•NRC-Empfehlungen zu IT Fluency

•ACM K-12 Curriculum

•CAS-UK Curriculum

• Informatische Weltbild

•Mission oder Vision

Informatikunterricht im Aufwind 2

Marco Thomas

Informatische Bildung im mathematisch-naturwissenschaftlich-technischen Aufgabenfeld


„das Ergebnis von Lernprozessen, in denen Grundlagen, Methoden, Anwendungen, Arbeitsweisen und die gesellschaftliche Bedeutung von Informatiksystemen erschlossen werden.“ (GI 2000)*

Breier, N.: Informatische Bildung als Teil der Allgemeinbildung - Stand und Perspektiven. - In: LOG IN 14 (1994) Heft 5/6, S. 90-93. GI- Empfehlungen für ein Gesamtkonzept zur informatischen Bildung an allgemein bildenden Schulen - FA 7.3 IBS Gesellschaft für Informatik e.V.- 2000.

Abb. nach Breier; vgl. auch Kybernetik nach N. Wiener

„jener Teil der Allgemeinbildung, der die Welt unter informationellem Aspekt betrachtet, während die naturwissenschaftlichen Fächer den stofflichen oder energetischen Aspekt in den Mittelpunkt ihres Unterrichts stellen.“ (Breier 1994)

Marco Thomas

Informatische Bildung in Deutschland • Rechnerkunde (Objektivierung geistiger Arbeit) • Algorithmenorientierung (algorithmisches Problemlösen) • Anwendungsorientierung (Probleme aus der Lebenswelt lösen) • Benutzerorientierung (Strategien zum rationalen Umgang mit IT)

• Informatikunterricht • fächerintegrierte ITG, IKG, IKTG … • Computereinsatz im Mathematikunterricht und anderen Fächern • Informatik als Komponente in Fächern wie AWT, Medienkunde o.ä

• Fundamentale Ideen der Informatik • Information als Grundkategorie • Informatisches Modellieren • Dekonstruktion von Informatiksystemen


1965 80er

90er

Marco Thomas

Curriculare Verankerung in der SI am Beispiel NRWs

• Englisch und Kunst in der Grundschule (Medieneinsatz)

• Informations- und Kommunikationstechnologische Grundbildung (Kl. 7-9, 1990)

„Anwendungen der Informations- und Kommunikationstechnologien kennen lernen, ihre Grundstrukturen und Funktionen untersuchen sowie ihre Auswirkungen reflektieren und beurteilen“ Prozessdatenverarbeitung, Office-Programme, Modellbildung und Simulation

• Mathematik: CAS, DGS, Tabellenkalkulation

• Deutsch: Textverarbeitung

• Naturwissenschaften u.a.: Messen-Steuern-Regeln

• Hauptschule (1994): Inf := IKG (Kl. 9-10)

• Realschule (1993): Office in Kl.5-6; Inf Wpfl. 7-10

• Gesamtschule (1994): IU Wpfl. ab 7 bzw. 9

• Gymnasium (1993-G9): IU Wpfl. 9-10


seit 2005/ 2007

IKG ergänzende Inhalte im Inf: Algorithmik, Hardware, Vernetzte Systeme Programmierung, Softwareentwicklung Computernetze, Datenbanken Digitalisierung, Automatisierung …

In Anlehnung an: Analyse der informatischen Bildung an allgemein bildenden Schulen auf der Basis der im Jahr 2010 gültigen Lehrpläne und Richtlinien – Isabelle Starruß - TU Dresden - 2012. http://dil.inf.tu-dresden.de/Synopse-zum-Informatikunterricht-in-Deutschland.290.0.html (18.09.2012)

Marco Thomas

Inhalte des Informatikunterrichts in NRW


Gymnasium Realschule Gesamtschule

Methoden der Softwareentwicklung

Algorithmik Strukturen, Methoden und Techniken der Informatik Arbeitsweise von

Computersystemen Hardware

Anwendersysteme Anwendungs- und Programmiersysteme

Anwendungen, Auswirkungen und Problembereiche Informations- und

Kommunikationssysteme Vernetzte Information und Kommunikation, neue Medien

Messen, Steuern und Regeln bei technischen Prozessen

Prozessdatenverarbeitung und Automatisierung

Simulation Modellbildung, Simulation, Künstliche Intelligenz

s. Entsprechende Lehrpläne NRWs aus den 1990er Jahren

Marco Thomas

Struktureller Vergleich ausgewählter Bundesländer (2010) Integrativ Pflichtfach Wahlpflichtfach Wahlfach

NRW (90-94)

Kl. 7-9 IKG HS: Kl. 7-10 Inf

HS: Kl. 7-10 Inf bzw. Kl. 9/10 Inf integriert RS: Kl. 7-10 Inf GY: Kl. 8-9 Inf (02)

HS: Kl. 7-10 Inf

Berlin (06) Kl. 7/8 ITG 1 WS*

Kl. 9/10 Inf

Bayern (04-08)

HS: Kl. 5-7 ITG RS: Kl. 5-7 ITG

GY: Kl. 6+7 NuT RS: Kl. 8-10 IT 6-10 WS NTG: Kl. 9+10 Inf

HS: Kl. 8-10 Inf

Meck.-V. (01-02)

Kl. 5-6 AWT 1 WS RS/GY: Kl. 7-10 AWT 0,5 WS

GY: Kl. 9/10 Inf. 2 WS Kl. 5-6 AWT+3 WS Inf RS/GY: 7-10 AWT + 4/2 WS Inf

Sachsen (04-09)

GY: Kl. 9-10 Inf T/C Kl. 5: 2 WS, Kl. 6: 1 WS, Kl. 7+8: Inf. 1 WS MS: Kl. 9+10 Inf. 1 WS

MS: Kl. 7-10 Neigungskurse 2 WS


In Anlehnung an: Analyse der informatischen Bildung an allgemein bildenden Schulen auf der Basis der im Jahr 2010 gültigen Lehrpläne und Richtlinien – Isabelle Starruß - TU Dresden - 2012. http://dil.inf.tu-dresden.de/Synopse-zum-Informatikunterricht-in-Deutschland.290.0.html (18.09.2012)

Marco Thomas

Bildungsstandards Informatik in der Sekundarstufe I (2008) Empfehlungen der Gesellschaft für Informatik – Fachausschuss IBS


Grundsätze und Standards für die Informatik in der Schule - Bildungsstandards Informatik für die Sekundarstufe I (2008). http://www.informatikstandards.de/– s.auch Gesamtkonzept zur Informatischen Bildung der GI (2000) http://www.gi.de/fileadmin/redaktion/empfehlungen/gesamtkonzept_26_9_2000.pdf (18.09.2012) )

Marco Thomas

Beispiel aus den Bildungsstandards


Inhaltsbereich Sprachen und Automaten

Schülerinnen und Schüler aller Jahrgangsstufen

• nutzen formale Sprachen zur Interaktion mit Informatiksystemen und zum Problemlösen,

• analysieren und modellieren Automaten.

Prozessbereich Darstellen und Interpretieren

Die Schülerinnen und Schüler aller Jahrgangsstufen

• interpretieren unterschiedliche Darstellungen von Sachverhalten,

• veranschaulichen informatische Sachverhalte,

• wählen geeignete Darstellungsformen aus.

Marco Thomas

Beispielaufgabe aus den Bildungsstandards


Grundsätze und Standards für die Informatik in der Schule - Bildungsstandards Informatik für die Sekundarstufe I (2008). http://www.informatikstandards.de/ (18.09.2012)

Marco Thomas

IniK

– In

form

atik

im K

onte

xt


Planspiel Datenschutz 2.0 – Oppermann, Dietz, Gramm http://www.informatik-im-kontext.de/ / (18.09.2012)

Marco Thomas


Wirrwar der Perspektiven

Begriffe – Abgrenzung – Worüber reden wir?

• Information Technology (IT) Literacy

• Information Technology Fluency (FIT)

• Educational Technology / Computing across the curriculum

• Computer Science Education (CSE)

• Informatics technology

• Information (and Communicaton) Technology (ICT)

• Software Engineering

…

Informatische Bildung Empfehlungen von UNESCO, NRC (NSF), ACM, CAS-UK, GI …

Marco Thomas

UNESCO / IFIP Curriculum 2000 (1. Version 1994)

Information and Communication Technology in Secondary Education

1. ICT Literacy

2. Application of ICT in Subject Areas

3. Integration of ICT across the Curriculum

4. ICT Specialisation


http://wwwedu.ge.ch/cptic/prospective/projets/unesco/en/welcome.html (19.09.2012)

Module des ECDL (seit 1997): 1. Grundlagen der

Informationstechnologie 2. Computerbenutzung und

Dateiverwaltung 3. Textverarbeitung 4. Tabellenkalkulation 5. Datenbank 6. Präsentation 7. Internet und Kommunikation

zzgl. • Social and Ethical Issues • Jobs and/with IT

Beispielaufgaben (Systemsteuerung): • Welche Auflösung besitzt Ihr Monitor? • Wie können Sie das Dialogfenster Anzeige

aufrufen, ohne zuerst die System-steuerung öffnen zu müssen?

• Wie heißt der Drucker, der an Ihrem Computer als Standard-Drucker einstellt ist?

• Falls mehrere Drucker installiert sind: wie können Sie einen anderen Drucker als Standard-Drucker festlegen?

Marco Thomas

UNESCO / IFIP Curriculum 2000 Information and Communication Technology in Secondary Education

1. ICT Literacy





Languages, Natural Sciences, Mathematics, Social Sciences, Art: • Measurement • Modeling and Simulation • Robots and Feedback Devices • Statistics • Music

zzgl. • Spreadsheet Design • Database Design

Measurement (Unit B1) Verschiedene Sensoren für Messungen bei Experimenten einsetzen. Die Daten direkt in Tabellen aufnehmen und grafisch mit ausgewählten Softwarewerkzeugen aufarbeiten.


http://wwwedu.ge.ch/cptic/prospective/projets/unesco/en/b1.html

Marco Thomas


1. ICT Literacy





Preparation • Introduction to Programming • Top-Down Program Design General Specialisation • Foundations of Programming and

Software Development • Advanced Elements of Programming Vocational Specialisation • Business Information Systems • Process Control Systems • Project Management


Marco Thomas



"Gemessen an dem Bildungsanspruch, der in der deutschen Diskussion eine wesentliche Rolle spielt, muss festgestellt werden, dass die Zugänge in den Vorschlägen von [..] IFIP/UNESCO sehr pragmatisch-inhaltlich und wenig konzeptionell ausgearbeitet sind. Darüber hinaus wird deutlich, dass diese Vorschläge einer Entwicklung Vorschub leisten, den Erwerb von Fertigkeiten von der Reflexion über die Möglichkeiten zu trennen. Diese Entwicklung ist abzulehnen, führt sie doch zu einer benutzungsorientierten Sicht auf die Informatik..." (Humbert 2005)

1. ICT Literacy





Marco Thomas

Zur Integration einer Informatischen Bildung weltweit

Studie an der TU Dresden (2007) Deutschland, Österreich, Schweiz, Polen, Frankreich, Portugal, Ungarn, Estland, Litauen, Finnland, Japan, Neuseeland, Philippinen • Basiskonzepte(?) zum Umgang mit IKT in vielen Ländern • oft IKT verpflichtend in Primarschule (integrativ,

Textverarbeitung und Wissensrecherche) • in SI häufig IKT auch als eigenständiges Fach; ergänzend in anderen Fächern Computer Science education international comparism (2011) England and Wales, Scotland, USA, Israel, New Zealand, Germany, India, South Korea, Greece • Offizielle ICT Standards sind weit verbreitet • Offizielle Computer Science Curricula/Empfehlungen existieren meist, aber • Computer Science wird als (eigenständiges) Fach meist nur optional angeboten

17

Informatische Bildung weltweit – S. Blumrich 2007. http://tu-dresden.de/die_tu_dresden/fakultaeten/fakultaet_informatik/smt/dil/ibl (20.9.2012) Computing at School International comparisons 2011 1http://www.computingatschool.org.uk/index.php?id=documents (20.09.2012)

Marco Thomas

Being fluent with Information Technology (1999) (National Research Council im Auftrag der National Science Foundation)

• IT Literacy hat keine langfristige Wirkung

• Alternativer Vorschlag: Fluent with IT (FIT)

• Intellektuelle Fähigkeiten

• Fundamentale IT Konzepte

• Zeitgemäße IT Fertigkeiten


1010 0010 PandA of phenomena

http://www.nap.edu/catalog/6482.html (19.09.2012)

Marco Thomas

Argumente für die Notwendigkeit einer FIT-Kompetenz

• Personal (Privat) • Access to the world‘s digital information and the means to process it

• Use of digital life style products

• Keep in contact with family and friends

• Manage finances …

• Workforce (Beruf) • Understand ubiquitious office information technologies

• Apply IT to business and industrial problems

• Know common features and differences (abstractly)

• Educational (Fort- und Weiterbildung) • Use new types of education opportunities (resources, communication channel …)

• Build intellectual structures by transforming abstractions into representations via programming

• Develop and exercise critical thinking abilities

• Societal (Gesellschaft) • Be informed about IT and its social effects (freedom, world connectivity, loss of remoteness,

alienation, predominance of english)

• Know how to evaluate social impact of IT and when to complain


Being Fluent with Information Technology - Committee on Information Technology Literacy, National Research Counci http://www.nap.edu/catalog/6482.html (19.09.2012) S. 6ff

Und

erst

andi

ng, k

now

ing

and

usin

g IT

Marco Thomas

NRC-Empfehlungen – Being fluent with IT (1999)

Titel der Präsentation 20

http://www.nap.edu/catalog/6482.html (19.09.2012) Kap. 2.4

Marco Thomas




Marco Thomas

Projektbeispiele

• Develop a business plan for a computer software and hardware store in a mall.

• Design an information system to track HIV infections for a community hospital and its outreach clinics.

• Complete a simple yet useful database that has been started by teaching assistants. The work will focus on the user interface aspect of the system. Design the final product to be a visually attractive database that a bank could use to keep track of clients and their accounts.

• Create a home budget that a typical family could use to track their income and expenditures over the course of a year.

• Use network facilities on the World Wide Web to present and find information.


http://www.nap.edu/catalog/6482.html (19.09.2012) Appendix A

? Skills, Concepts, Capabilities ?

Marco Thomas

Concepts aus „Fluency with IT“ von L. Snyder (2nd edition)


Marco Thomas

Bewertung zu Being fluent with IT

„Vergleichbar mit GI-Bildungsstandards, aber ältere Adressaten.“ (Brinda et al. 2009)

„Moving forward on the basis of Being Fluent.” (Williams/Edwards 2002)


Bridging ICT and CS – Educational Standards for Computer Science in Lower Secondary Education. ACM SIGCSE Bulletin, 2009 Literacy and Computer Literacy: Analyzing the NRC’s “Being Fluent with Information Technology”. K. Williams, E. Edwards 2002

Marco Thomas

ACM K-12 Curriculum Computer Science (1. Version 1993)


Studie: Running on empty 2010

2003

2011

Running on Empty: The Failure to Teach Computer Science in the Digital Age http://csta.acm.org/Communications/sub/Documents.html (20.09.2012) ACM Curriculum Resources http://csta.acm.org/Curriculum/sub/CurrResources.html (20.9.2012)

Marco Thomas

Argumentation im ACM-Curriculum CS (2011)

• There is an urgent need to improve the level of public understanding of computer science …

• To function in society, every citizen in the 21st century must understand at least the principles of computer science.

• A fundamental understanding of computer science enables students to be both educated consumers of technology and innovative creators …

• All of today’s students will go on to live a life heavily influenced by computing, and many will work in fields that directly involve computing. They must begin to work with algorithmic problem solving and computational methods and tools in K–12.

• Computer science students learn logical reasoning, algorithmic thinking, design and structured problem solving—all concepts and skills that are valuable well beyond the computer science classroom.

• …



Marco Thomas

ACM K-12 Curriculum Computer Science 2011 - Strands



Marco Thomas

z.B. Computational Thinking


• Problem solving

• Algorithms

• Data

representations

• Modelling and

simulation

• Abstraction

• Connections to

other fields

Zum Begriff Computational Thinking s.a. http://www.iste.org/learn/computational-thinking/ct-toolkit (20.09.2012) Unterrichtsbeispiele bei Google zu CT: http://www.google.com/edu/computational-thinking/lessons.html (20.9.2012)

Marco Thomas

Beispiel K-6


Marco Thomas

Beispiel 9-12


Marco Thomas

Computerbiographien und Informatische Bildung


Biographische Lern- und Bildungsprozesse im Handlungskontext der Computernutzung – Maria knobelsdorf Diss. 2011 FU Berlin

Wenig-computeraffine StudentInnen Computeraffine StudentInnen

Marco Thomas

Weltbild


Biographische Lern- und Bildungsprozesse im Handlungskontext der Computernutzung – Maraia knobelsdorf Diss. 2011 FU Berlin

Marco Thomas

Weltbild


Biographische Lern- und Bildungsprozesse im Handlungskontext der Computernutzung – Maria knobelsdorf Diss. 2011 FU Berlin

Marco Thomas

Mission dieses Vortrags?

„Gefühlte“ Trends präsentieren und Diskussion anfachen

• Informatikunterricht im Aufwind!

aber noch nicht so recht im Curriculum NRW angekommen?

• Eine erste Vision:


Jgst. Pflicht Informatik Andere Fächer

5-6 Computer and Me (ACM level 1) Skills, Capabilities, Concepts Bildungsstandards SI Informatik

ICT integrierend, aufbauend auf Pflichtfach Inf

7-8 Computer Science and Community (ACM level 2 + InfNRW)

ICT Projekte + integrierend + fächerverbindend 9/10 Computer Science in the modern world

(ACM level 3a + InfNRW)