Programmierkompetenz

«Computational Thinking»: Erarbeiten und Verstehen von komplexen (informatischen) Problemen

Computational Thinking (CT) wird als eine neue Art des (informatischen) Denkens gesehen, welches dazu befähigt, komplexe Probleme zu verstehen und zu lösen. CT-Techniken wie Dekomposition, Abstraktion, Algorithmik oder Debugging sind nicht nur in der Programmierung wichtig, sondern stärken die allgemeinen Problemlösungskompetenzen. Entsprechende Weiterbildungsangebote können diese Kompetenzen laut Bernadette Spieler vielen Fächern zugänglich machen.

Mit der Einführung des Lehrplans 21 im Jahr 2014 konnte der Lehrplan in 21 Kantonen der Deutschschweiz harmonisiert werden. Ausgehend von der Hasler Stiftung unterstützten Initiative «Informatik macht Schule» wurden verschiedene Forderungen an die Kantone verfasst, darunter die Einführung des Modules «Medien und Informatik» bis 2020. Im Kanton Zürich ist dieses Modul im Zyklus 2 (in der 5. und 6. Klasse) sowie im Zyklus 3 (in der 7. und 9. Klasse) mit je einer Wochenlektion «Medien und Informatik» verankert. Definierte Kompetenzen im Bereich Informatik beziehen sich auf Informatiksysteme, Algorithmen und Datenbanken. Voraussetzung für die Durchführung ist eine fundierte Ausbildung und eine obligatorische Weiterbildung beziehungsweise Zertifizierungsmöglichkeiten für Lehrpersonen.

Informatische Kompetenzen für Lehrpersonen

Ein neues Fach zu verankern erfordert eine gewisse Flexibilität, da Unsicherheit bei Lehrpersonen nicht nur in der Gliederung der Inhalte, sondern auch in der Durchführung von meist neuen Inhalten aufkommen. Nicht nur bei Schülerinnen und Schülern, sondern auch im Kollegium herrscht eine breite Heterogenität, angefangen von Hobbyinformatikerinnen und Hobbyinformatikern bis hin zum/zur absoluten Anfänger:in.

Wichtig dabei ist, dass gemeinsam mit der Schulleitung überlegt wird, wer diese Kompetenzen mitbringt, wie eine entsprechende Zertifizierung erfolgen kann oder wo ein gewisses Interesse und eine Motivation für diese Themen vorhanden sind. Ein Teil der Lernkultur von Informatik ist es zum Beispiel, einen Sinnesbezug herzustellen, ein problemlösendes Lernen zu ermöglichen und kreative Lösungsansätze freizusetzen sowie zu fördern. In Kooperation mit anderen Fächern, kann fächerintegrativ (über das eigene Fach hinaus) oder fächerverbindend (gemeinsam mit anderen Fächern) Themen der Informatik aus verschiedenen Perspektiven mit Hilfe sogenannter «Computational Thinking» Skills betrachtet werden. Dies zeigt vielversprechende Möglichkeiten für schüler:innenzentrierte Projektarbeiten auf.

Computational Thinking (fächerübergreifend/-integrativ)

Computational Thinking als überfachliche Kompetenz/Technik kann für Projektarbeiten eingesetzt werden. Zu CT-Techniken zählen zum Beispiel:

  • Dekomposition: Zerlegen eines komplexen Problems in überschaubare Teilprobleme.
  • Abstraktion: Beschreibt den Vorgang, sich auf das Wichtigste zu beschränken und irrelevantes wegzulassen. Hierzu zählt auch die Mustererkennung (identifizieren von Mustern oder Regeln, welcher der Informationsstruktur zugrunde liegen) oder Modellieren (Darstellung in Modellen/Simulationen).
  • Algorithmen: Entwerfen logischer und geordneter Anweisungen zur Lösung einer Klasse von Problemen (Probleme, die etwas gemeinsam haben). Dazu zählt der Algorithmus-Entwurf (geordnete Schritte zur Lösung des Problems), Effizienz (finden der bestmöglichen Lösung) oder Automatisierung (Anwendung zur Lösung ähnlicher Probleme).
  • Debugging: Erkennen und lösen von Fehlern (und daraus lernen).

Diese Denkfiguren spielen in Projektarbeiten eine wichtige Rolle. Im Wesentlichen wird ein Problem formuliert (Abstraktion), in einzelnen definierten Schritten ausgeführt (Algorithmik) und in Lösungen repräsentiert (Analyse). Die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden in Form eines forschenden Lernens selbst beurteilt und weiterentwickelt. Anwendungen wie «Computer Science Unplugged», «Code.org» oder grafische Programmierumgebungen wie Scratch oder Pocket Code (Block-Programmierung) stellen dabei unterstützende Werkzeuge zur Durchführung bereit. Informatische Inhalte lassen sich so also auch in andere Fächer übertragen.

INFOBOX

Im September startet das MIA Aufbaumodul «Computational Thinking». Dieses ist gemeinsam mit dem Modul «Level-Up in Programmieren» das Nachfolgeformat des Grundlagenkurses Medien und Informatik. Daher für Lehrpersonen, welche die Unterrichtsberechtigung in MI haben, geeignet.

Zusätzlich bietet Bernadette Spieler im Mai und Juni 2021 mehrere Online-Informatik-Kurse rund um das Thema Programmierung an:

Game Design Kurs 1, Kurs 2, Kurs 3
Making im Unterricht Kurs 1, Kurs 2 
Vom Block zum Text Kurs 1, Kurs 2
Künstliche Intelligenz Kurs 1, Kurs 2

Zur Autorin

Bernadette Spieler

Bernadette Spieler hat Anfang 2021 die Professorenstelle Informatische Bildung im Prorektorat Weiterbildung und Dienstleistungen angetreten. Zusätzlich forscht sie am neu gegründeten Zentrum Bildung und Digitaler Wandel im Prorektorat Forschung & Entwicklung im Schwerpunkt Computing Skills in Education.

Redaktion: Melina Maerten

Titelbild: Bernadette Spieler

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