Ausbildungs- und Beratungszentrum für Informatikunterricht
Informatikunterricht in Zeiten künstlicher Intelligenz
Die Bedeutung des Informatikunterrichts für die allgemeine Bildung sowie für die Entwicklung des algorithmischen Denkens wird immer besser verstanden. In der Schweiz hat die Informatik sowohl im Lehrplan 21, als auch im plan d'études romand und piano di Studio della scuola dell'obbligo ticinese einen festen Platz, ebenso wie in den schweizweiten Rahmenlehrplänen des Gymnasiums.
Unsere Philosophie
Im Vordergrund dürfen dabei nicht kurzlebiges Wissen über den Umgang mit dem Computer und das Bedienen von speziellen Softwarepaketen, Tools oder Chatbots stehen, sondern das Problemlösen und damit einhergehend die Vermittlung algorithmischer und lösungsorientierter Ansätze sowie des—gerade in Zeiten der Generativen KI—immer wichtiger werdenden kritischen Denkens.
Aber auch ganz ohne diese Kompetenzen sollten Informatikkonzepte einen festen Platz in Schullehrplänen haben. Zu argumentieren, dass Schülerinnen und Schüler nicht mehr lernen sollten zu programmieren, da dies von Large-Language-Models übernommen werden kann, ist zu vergleichen mit der Forderung, das Kopfrechnen wegen der Existenz von Taschenrechnern abzuschaffen—oder den Sportunterricht wegen der Existenz von öffentlichem Personennahverkehr.
Ein Spiralcurriculum
Ein Informatikunterricht, der sich über die gesamte Schulzeit erstreckt, erlaubt es, die zentralen Konzepte vertiefend zu betrachten. Unsere Lehrmittel, Weiterbildungen und digitalen Tools erlauben das Umsetzen eines solchen Spiralcurriculums, beispielsweise für zentrale Themen wie fehlerkorrigierende Codes oder Kryptographie und viele weitere.
Der oben erwähnte Programmierunterricht stellt ein weiteres wichtiges Beispiel dar. In der Primarstufe (Zyklus 1) beginnen wir mit blockbasierter Programmierung der Turtle in XLogoOnline Mini. Zunächst werden einzelne Befehlsblöcke ausgeführt und deren Effekt unmittelbar beobachtet. Danach werden Befehlssequenzen erstellt, die sogar bereits einfache Schleifen enthalten. Dazu ist es nicht nötig, lesen oder schreiben zu können. Mit XLogoOnline Midi bleiben wir bei blockbasierter Programmierung, aber machen Parameterwerte sichtbar.
Am Ende der Primarstufe (Zyklus 2) werden mit XLogoOnline Maxi aus den Blöcken Texte. Wieder werden erst einzelne Befehle ausgeführt, dann Sequenzen. Als nächster Schritt werden Programme geschrieben und benannt, um sie dann als Bausteine in komplexeren Programmen zu verwenden (Modularisierung). Diese erhalten schliesslich Parameter als eine einfache Form von Variablen.
In der Sekundarstufe I (Zyklus 3) wechseln wir von XLogoOnline zu WebTigerPython
und erstellen dort mit der Turtle komplexere Grafiken, wobei weiterführende
Konzepte eingeführt werden und aus den Parametern «allgemeine» Variablen
werden. In der Sekundarstufe II geht es mit WebTigerPython
nahtlos weiter, wobei komplexere Datenstrukturen verwendet werden, und die
Turtle durch andere didaktische Bibliotheken wie gamegrid oder sogar numpy und
matplotlib ersetzt werden kann.
Didaktischer Grundgedanke
Unser Ansatz folgt einer historischen Methode, in der nicht die fertigen Produkte der Wissenschaft (wie Fakten, Modelle, Methoden und Technologien) und ihre Anwendungen unterrichtet werden, sondern die Prozesse der Wissenserzeugung und des Erfindens im Zentrum stehen.
Durch Experimentieren erleben die Schülerinnen und Schüler den ganzen Weg der Expertisenentwicklung—von der Formulierung ihrer Vorstellungen und Hypothesen über die Überprüfung dieser Hypothesen bis hin zur Erstellung eigener Produkte, welche anschliessend auf ihre Eigenschaften und Funktionalität getestet werden können.
Diese Herangehensweise führt zu einem tiefen Verständnis für unsere Welt und die Erkenntnisprozesse der Menschen. Didaktisch entspricht dies einer Vertiefung des «Lernens durch eigenständiges Handeln» von Jean Piaget und Seymour Papert.
Die Bereicherung kommt dadurch zustande, dass man nicht nur konstruktiv mit dem Einsatz des erworbenen Wissens eigene Ideen umsetzt, sondern dass die Schülerinnen und Schüler selbstständig die Funktionalität dieser Ideen überprüfen und darüber reflektieren und diskutieren. Somit schaffen sie es von sich aus, neue Motivation zu erlangen, um die Funktionalität ihrer Ideen zu verbessern oder zu erweitern. Letztendlich stärkt dies die Fähigkeit, in neuen Situationen kreativ zu handeln und erfolgreich neue Herausforderungen zu meistern.
