Konzepte der Informatik, die zur Allgemeinbildung auf Stufe Sek II gehören

Ausgangslage

Bildungsziel der Mittelschule (Art 5. MAR)

Ziel der Maturitätsschulen ist es, Schülerinnen und Schülern im Hinblick auf ein lebenslanges Lernen grundlegende Kenntnisse zu vermitteln sowie ihre geistige Offenheit und die Fähigkeit zum selbständigen Urteilen zu fördern. Die Schulen streben eine breit gefächerte, ausgewogene und kohärente Bildung an, nicht aber eine fachspezifische oder berufliche Ausbildung. Die Schülerinnen und Schüler gelangen zu jener persönlichen Reife, die Voraussetzung für ein Hochschulstudium ist und die sie auf anspruchsvolle Aufgaben in der Gesellschaft vorbereitet. Die Schulen fördern gleichzeitig die Intelligenz, die Willenskraft, die Sensibilität in ethischen und musischen Belangen sowie die physischen Fähigkeiten ihrer Schülerinnen und Schüler.

Maturandinnen und Maturanden sind fähig, sich den Zugang zu neuem Wissen zu erschliessen, ihre Neugier, ihre Vorstellungskraft und ihre Kommunikationsfähigkeit zu entfalten sowie allein und in Gruppen zu arbeiten. Sie sind nicht nur gewohnt, logisch zu denken und zu abstrahieren, sondern haben auch Übung im intuitiven, analogen und vernetzten Denken. Sie haben somit Einsicht in die Methodik wissenschaftlicher Arbeit. Maturandinnen und Maturanden beherrschen eine Landessprache und erwerben sich grundlegende Kenntnisse in anderen nationalen und fremden Sprachen. Sie sind fähig, sich klar, treffend und einfühlsam zu äussern, und lernen, Reichtum und Besonderheit der mit einer Sprache verbundenen Kultur zu erkennen.

Maturandinnen und Maturanden finden sich in ihrer natürlichen, technischen, gesellschaftlichen und kulturellen Umwelt zurecht, und dies in bezug auf die Gegenwart und die Vergangenheit, auf schweizerischer und internationaler Ebene. Sie sind bereit, Verantwortung gegenüber sich selbst, den Mitmenschen, der Gesellschaft und der Natur wahrzunehmen.

Konsequenzen für den Bereich ICT

• Ziel der Gymnasialausbildung ist eine breite Allgemeinbildung. Es sollen diejenigen langlebigen Konzepte vermittelt werden, die zur Studien-, Berufs- und Lebensbewältigung benötigt werden.
• Das neue Gebiet der Informations- und Kommunikationstechnologien enthält ebenfalls solche Konzepte, die eine lange Gültigkeitsdauer aufweisen.
• Es muss das Ziel der Gymnasialausbildung sein, auch diese Konzepte zu vermitteln.
• Daneben gibt es aber praktische Fertigkeiten, die für ein effizientes Studieren und Arbeiten notwendig sind.

Dabei stellen sich folgende Fragen:

• Welches sind die langlebigen Konzepte?
• Wer vermittelt die langlebigen Konzepte? (In welchen Fächern werden sie vermittelt?)
• Welches sind die Anwendungsfertigkeiten?
• Wer vermittelt die Anwendungsfertigkeiten? (In welchen Fächern werden sie vermittelt?)
• Wie stellt man sicher, dass alle SchülerInnen die Anwendungsfertigkeiten beherrschen?

Anwendungsfertigkeiten

• Textverarbeitung: Beherrschen einer Software zur Textverarbeitung, so dass eine Maturarbeit sauber und effizient erstellt werden kann.
• Tabellenkalkulation: Beherrschen einer Software zur Tabellenkalkulation, so dass einfachere Berechnungen und grafische Darstellungen mit dem Computer erstellt werden können
• Präsentationssoftware: Beherrschen von Präsentationssoftware, um Ergebnisse der eigenen Arbeit vor Publikum oder auf dem WWW verständlich und effizient präsentieren zu können.
• Suchkompetenz: Kompetenz zur effizienten Informationsbeschaffung in den zur Verfügung stehenden analogen und digitalen Medien (Bibliothek, CD/DVD, Internet)
• Kommunikationskompetenz: Technisches und kulturelles Beherrschen der gängigen Kommunikationsmedien (Brief, Telefon, E-Mail, Newsgroups, Chat, usw.)

Die Vermittlung dieser Grundfertigkeiten ist notwendig, zur Erreichung der Studierfähigkeit.

Konzepte der Informatik mit allgemeinbildendem Charakter

Oben genannte Grundfertigkeiten reichen aber nicht aus. MaturandInnen sollten auch fähig sein, zukünftige Entwicklungen zu beurteilen und erlernen sowie kulturelle und gesellschaftliche Entwicklungen durch ICT bewerten zu können.

Zu diesem Zweck ist die Vermittlung langlebiger Konzepte der Informatik notwendig.

Beispiele solcher Konzepte

• ModellBildung (TopIdee)
  Wenn man die "Informatik als Wissenschaft der Modellbildung" (Thomas 2002) bezeichnet, ist die ModellBildung DIE zentrale Idee der Informatik.

• EingabeVerarbeitungAusgabe (EvaPrinzip): Ein Modell beschreibt meistens den Prozess von Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe (oder Teile davon). Diesen Prozess kann man in folgende MasterIdeen aufteilen.

• StrukturiertesZerlegen (MasterIdee): Wie zerlege ich die "reale" Welt?
  • Zerlegen entlang
    • der Sinneskanälen (Sehen, Hören, Haptik, Riechen, Schmecken, Temperatur)
    • des Raumes
    • der Zeit (Sampling, ..)
  • Zerlegung Inhalt, Struktur, Darstellung, Interaktion: Wichtig bei Produktion von Papierarbeiten, Webseiten, Präsentationen
  • Zerlegung Modell, Ansicht, Kontrolle: Mehrere Sichten auf das selbe Daten Modell.
    • Beispiel 1: 3D Modell: Auf-Sicht, An-Sicht, 3D-Sicht
    • Beispiel 2: Worddokument: Gleichzeizig geöffnete Strukturansicht und Layoutansicht bei Worddokumenten.
    • Beispiel 3: Views bei Datenbanken

• StrukturiertesBezeichnen (MasterIdee): Wie beschreibe ich die Welt? Wie bilde ich die reale Welt in die Zeichen-Welt ab?
  • Codes, Encodieren, Decodieren, Codex, Sprache (Syntax, Semantik)
  • Eindeutiger Bezeichner (URI, RDIF-Tag ...)

• StukturiertesOrdnen (MasterIdee): Wie ordne ich die Zeichen-Welt?
  • Ordnen zu Liste, Baum, Graph, Tabelle, Netz, Matrix ...
  • Modularisierung (Teile und herrsche, top-down, bottom-up)
  • Hierarchisierung (Baum, Klammerung,...)
  • Orthogonalisierung

• StrukturiertesVerarbeiten (MasterIdee): Wie berechne ich die Welt?
  • ZeichenManipulation
  • Algorithmisierung

• digital/analog: Was ist das überhaupt? Welche Vorteile bringt Digitalisierung?
  Relevanz: Das Verständnis von Computertechnik, Kommunikationstechnik, Unterhaltungselektronik baut u.a. auf diesem Wissen auf.

• Daten/Regeln: Die Welt wird mit Daten und Regeln beschrieben. Es braucht immer beides. Doch kann man wählen wieviel man mit Daten und wieviel mit Regeln beschreibt.
  • Beispiel 1: Fahrplan: Als Daten: 8.00, 8.15 ... 22.00 / Als Regel: von 8 Uhr bis 22 jede viertel Stunde
  • Beispiel 2: Grafik: Als Daten: Pixelgrafik / Als Regel: Vektorgrafik

• Pixelgrafik/Vektorgrafik 2D (Datengrafik/Regelgrafik): Was will ich mit dem Bild? Relevant auch für Speicherung, Übertragung. (vgl. Daten/Regeln)

• Voxelgrafik/Polygongrafik 3D (Datengrafik/Regelgrafik):

• Sample/Midi (Datensound/Regelsound): Was will ich mit Musik? Relevant auch für Speicherung, Übertragung. (vgl. Daten/Regeln)

• physisch/logisch:
  

  Relevanz

  Heutige Systeme arbeiten immer stärker mit Abstraktionen und Modellen. Ein Verständnis von Modellierung ist wesentlich für das Verständnis der modernen Welt.

• • Beispiel 1: Server: physischer Server (Hardware) / logischer Server (Software)
  • Beispiel 2: Harddisk: physische Disk / logische Disk (Partition auf physischer Disk)

• absolut/relativ:

• eingebettet/verlinkt:

• Tunneln: In der Informatik gibt es viele Beispiel in dem die Idee etwas zu Tunneln vorkommt, oft wenn das Wort "OVER" vorkommt.
  • Beispiel 1: VPN: Intranet durch Internet tunneln.

• Simulation als Forschungsmethode

• Konzepte der Kommunikation:
  • 1:1, 1:n, n:n Kommunikation
  • Bring-Prinzip/Hol-Prinzip
  • Synchron/Asynchron
  • Kanalbreite

Beispiele solcher Konzepte bei MarcPilloud

• FundamentaleIdeen
  • WieManDieWeltZerteilt
  • WieManDieWeltBeschreibt
  • WieManDieWeltBerechnet
  • DigitalVersusAnalog
  • RelativVersusAbsolut
  • LogischVersusPhysisch