Mit der Informatik die Welt entdecken

Informatik ist viel mehr als das blosse Bedienen eines Computers. Sie ist eine bestimmte Denk- und Herangehensweise, wie man die Welt beschreiben, verstehen und Probleme l?sen kann, sagt Juraj Hromkovic, ETH-Professor f¨¹r Informationstechnologie und Ausbildung. Typisch f¨¹r diese Denkweise ist, dass man die Information ¨¹ber die Welt digital anhand von Symbolen darstellt und Aufgaben mittels Folgen von Rechenregeln, den so genannten Algorithmen, l?st.

Algorithmen sind dabei so etwas wie die Schl¨¹ssel, die T¨¹ren zur Welt ?ffnen. ?Wenn unsere Kinder verstehen, wie sie funktionieren, werden sie die vom Menschen geschaffene technische Welt besser verstehen und sp?ter selber mitgestalten k?nnen?, sagt Juraj Hromkovic.

Seit Jahren engagiert er sich f¨¹r einen Informatikunterricht in den Volks- und Mittelschulen, der Sch¨¹lerinnen und Sch¨¹ler zu einem algorithmischen Denken bef?higt. Entscheidend f¨¹r die Unterrichtsmethode, die Hromkovic entwickelt, ist, dass Sch¨¹lerinnen und Sch¨¹ler ihre Aufgaben durch Ausprobieren und Experimentieren l?sen und ihre selbst entdeckten L?sungswege in Programme ¨¹bersetzen k?nnen.

Kreativit?t entfalten mit Informatik

Ein solcher Informatikunterricht verfolgt das Ziel, dass Sch¨¹lerinnen und Sch¨¹ler Aufgaben mit Algorithmen und Programmierung l?sen k?nnen, und dass sie verstehen, wie Datenverwaltung und Informationsverarbeitung funktionieren. Das unterscheidet Hromkovics Ansatz von einem Informatikunterricht, der vor allem kurzlebiges Wissen vermittelt, wie man einen Computer bedient oder Programme und Softwarepakete anwendet.

?Es macht wenig Sinn, wenn die Sch¨¹lerinnen und Sch¨¹ler zu viel Zeit darauf verwenden, das Zehnfingersystem an der Tastatur zu lernen, wenn dieses vielleicht schon bald durch die Spracherkennung ersetzt wird.?

In der Praxis unterst¨¹tzen Hromkovic und das von ihm geleitete Ausbildungs- und Beratungszentrum f¨¹r Informatikunterricht der ETH Z¨¹rich (ABZ) die Schulen und Lehrkr?fte im Informatikunterricht. Eine Gelegenheit, sich mit neusten Lehrmitteln vertraut zu machen, ist der Schweizer Tag f¨¹r den Informatikunterricht (STIU), der heute zum zehnten Mal an der ETH rund um das Thema ?Kreativit?t entfalten mit Informatik? stattfindet. Dabei gibt es 17 Workshops, zum Beispiel ein Rollenspiel zur Kryptologie oder einen Workshop, wie man Roboter sinnvoll im Informatikunterricht einsetzen kann.

In diesem Rahmen hat ETH-Rektorin Sarah Springman heute die diesj?hrigen Preise der ETH Z¨¹rich f¨¹r besondere Beitr?ge zu einem innovativen Unterricht in den MINT-F?cher (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik) vergeben. Die ETH Z¨¹rich ehrt mit dem MINT-Preis Schulen, die sich besonders engagieren, den MINT-?Unterricht zu optimieren. Die Preistr?gerinnen und Preistr?ger erhalten Kunstwerke, die ausgestellt zur Popularisierung der Wissenschaft dienen.

Mit den Augen der Entdecker

Ausgezeichnet worden ist Armin Barth. Er lehrt seit 30 Jahren Mathematik auf Gymnasialstufe sowie als Dozent f¨¹r Mathematik Fachdidaktik an der ETH und entwickelt f¨¹r das MINT-Lernzentrum der ETH Z¨¹rich Lehrmittel f¨¹r den Mathematikunterricht. ?Armin Barth betrachtet die Welt durch die Augen eines Entdeckers und nutzt die Mathematik, um sie zu verstehen?, erkl?rt Juraj Hromkovic in seiner Laudatio. Mit seinem lebendigen Verst?ndnis von Mathematik und Informatik schaffe er es, seine Sch¨¹lerinnen und Sch¨¹ler zu begeistern.

Armin Barth schreibt zurzeit an einem neuen Lehrbuch. Er legt viel Wert auf Konzeptverst?ndnis. Wer ein Konzept wirklich versteht, kann auch kreativer neue Aufgaben l?sen, als wer nur die sprachliche Bezeichnung des Konzepts oder ein gelerntes Fallbeispiel kennt. ?Wenn Sch¨¹lerinnen und Sch¨¹ler das Konzept verstehen, sind sie auch im Rechnen besser?, sagt er. Wichtig sei, dass Lehrpersonen das Vorwissen der Sch¨¹lerinnen und Sch¨¹ler abholen und sie dazu bewegen, sich aktiv mit neuen Lerninhalten auseinanderzusetzen.

?W?hrend man fr¨¹her ein neues Thema h?ufig zuerst durch eine Instruktion vermittelte und danach in einer ?bungsphase ¨¹ben liess, pl?dieren wir heute sehr daf¨¹r, der Instruktion eine kognitiv aktivierende Erkundungsphase voranzustellen, in der die Sch¨¹lerinnen und Sch¨¹ler Motivation gewinnen, die Grenzen ihres Wissens erfahren und im besten Fall neues Wissen selber konstruieren k?nnen.?

Oder wie Juraj Hromkovic es nennt: Sie sollen den Weg des Entdeckers gehen. Das bewirke, dass sie kompetent ¨¹ber Mathematik sprechen, die Konzepte erkl?ren und die Fachbegriffe richtig anwenden, sagt Armin Barth. ?Das erh?ht die Freude an Mathematik und Informatik.?

Eine Sprache, um Aufgaben zu l?sen

?Tats?chlich hat sich das Verst?ndnis, wie man Informatik unterrichtet, in den letzten Jahren stark ver?ndert?, sagt Gian-Paolo Curcio, der Rektor der P?dagogischen Hochschule Graub¨¹nden in Chur, die in diesem Jahr ebenfalls mit dem MINT-Preis pr?miert wird. ?Vor 30 Jahren spielte sich der Informatikunterricht noch in einem eigens daf¨¹r vorgesehenen Computerraum, ?hnlich dem Sprachlabor, ab?, erinnert er sich. Im Frontalunterricht wurde damals zum Beispiel an der gemeinsamen Erstellung von Exceltabellen gearbeitet.

?Das moderne Verst?ndnis von Informatikunterricht hingegen fokussiert auf die F?rderung von algorithmischem Denken?, erkl?rt Curcio weiter, ?diesem Verst?ndnis entsprechend wird Informatik als ?Sprache? verstanden, die Sch¨¹lerinnen und Sch¨¹ler lernen, um Probleme oder Aufgabenstellungen zu l?sen.?

Die PH Graub¨¹nden bildet Lehrpersonen f¨¹r den Informatikunterricht aus und hat mit der ETH-Rektorin einen Vertrag zur Ausbildung von rund 3000 Lehrpersonen der obligatorischen Schule abgeschlossen. Ausserdem organisiert sie zusammen mit der ETH Z¨¹rich und der Gemeinde Flims die ?i-CAMPS?: diese ausserschulische Projektwoche wird jeweils mit Primarsch¨¹lerinnen und Primarsch¨¹lern durchgef¨¹hrt. Die Erkenntnisse fliessen in den Unterricht an den Volksschulen sowie in die Lehrerinnen- und Lehrerbildung an der PH Graub¨¹nden ein.

Ebenfalls ausgezeichnet werden sieben Kreuzlinger Schulen, die sich im Rahmen der Schweizer MINT-Studie seit 2011 engagiert daf¨¹r einsetzen, das Verst?ndnis mathematisch-naturwissenschaftlicher Inhalte mit kognitiv aktivierenden, also besonders anregenden Lernformen fr¨¹hzeitig zu f?rdern.

Das Besondere ist, dass vom Kindergarten bis zur Kantonsschule alle Kreuzlinger Schulstufen an dem Projekt teilnehmen. So kann man untersuchen, wie sich ein fr¨¹her Unterricht im Kindergarten und in der Primarschule zu Themen der Informatik beziehungsweise der Physik langfristig auf das Lernen der Sch¨¹lerinnen und Sch¨¹ler auswirkt und sie besser auf neue Anforderungen vorbereitet.