Navigation
Einfach Informatik 7–9
Förderung der Problemlösungsfähigkeit
Der Schwerpunkt des Lehrwerks liegt in erster Linie in der Förderung der Fähigkeit, Probleme zu lösen. Im Unterschied zum klassischen Mathematikunterricht geht es im Informatikunterricht nicht darum, eine vorgegebene Lösungsmethode als fertiges Produkt der Wissenschaft zu erlernen. Beim Programmieren gibt es viele Lösungswege – einer davon soll selbstständig entdeckt und seine Funktionalität auf Korrektheit überprüft werden.
Förderung des kritischen Denkens
«Einfach Informatik» fokussiert auf die Prozesse der Wissenserzeugung und der selbstständigen Gestaltung. Im Einzelnen geht es darum, nicht die fertigen Produkte der Wissenschaft zu lernen, sondern ihre Entdeckungen und Entwicklungen selbst erleben zu dürfen. Eine derartige Bildung produziert einerseits kreative Menschen und andererseits mündige Bürgerinnen und Bürger. Sie nehmen Meinungen und Expertenempfehlungen nicht einfach als vertrauenswürdige Tatsachen hin, sondern überprüfen sie selbstständig.
Differenzierung
Das Lehrwerk ist selbsterklärend und gut geeignet, den Stoff selbstständig zu erlernen. Dies ermöglicht es nicht nur, das in der Schule nicht Verstandene nochmals vollständig zu repetieren, sondern auch im eigenen Tempo zu arbeiten und konkrete Themen nach individuellem Bedarf wiederholend anzugehen.
Entdeckendes Lernen
Ein häufiger Fehler des Informatikunterrichts ist es, komplexen IT-Systemen so schnell wie möglich zu begegnen und damit zu arbeiten. Dabei können die Schülerinnen und Schüler nichts Wertvolles entdecken, weil die Komplexität alle überfordert. Somit bleiben sie auf der Ebene der Benutzerkompetenzen ohne jedes tiefere Verständnis. In «Einfach Informatik» bauen wir darum auf entdeckendes Lernen. Dank der Zerlegung des Stoffes in sehr kleine Schritte ermöglichen wir den Schülerinnen und Schülern einen hohen Grad an Selbstständigkeit. Sie versuchen, eigene Lösungsvorschläge zu erarbeiten, und beurteilen dann, wieweit sie die gesteckten Ziele erreicht haben.
Lernen durch aktives Handeln
Durch die Vorgehensweise in «Einfach Informatik», die der historischen Entwicklung der fundamentalsten Konzepte der Wissenschaft folgt, ermöglichen wir den Schülerinnen und Schülern, diese Entwicklung konstruktiv neu zu erleben. Das Herstellen von Produkten und die Entwicklung von Konzepten ist lernfördernd und sehr nachhaltig. Durch die Aktivität bauen die Schülerinnen und Schüler ihre Wissensstrukturen im Gehirn auf und vernetzen sie. Auch unzugängliche Abstraktionen werden durch eigene Aktivitäten konkret fassbar. Die historische Perspektive der Suche nach ständigen Verbesserungen kombiniert mit persönlichem aktivem Handeln erzeugt eine hohe Motivation.
«Einfach Informatik» und der Lehrplan 21
Die drei Bücher decken im Modul Informatik des Lehrplans 21 alle drei Kompetenzen «Datenstrukturen», «Algorithmen» und «Informatiksysteme» ab. Sie sind verständlich und anschaulich konzipiert und so ideal für den Fach- und den fächerübergreifenden Unterricht oder für das Freifach Informatik. Die Schülerinnen und Schüler werden auch mit längeren Texten und Aufgabenstellungen konfrontiert. So werden gleichzeitig die Kompetenzen im Bereich «Lesen und Verstehen von Sachtexten» gemäss Lehrplan 21 gestärkt.
Inhalt
Programmieren
Programmieren bedeutet, mit dem Computer zu kommunizieren. Der Band «Programmieren» führt die Schülerinnen und Schüler anschaulich zum Arbeiten mit der Programmiersprache Python. Mit der Lernumgebung TigerJython werden die neu erworbenen Programmierkenntnisse direkt umgesetzt und getestet. Die Rückmeldung erfolgt prompt und zeigt auf, ob die eingegebenen Befehle korrekt waren. So entdecken Lernende individuell das Programmieren.
Mit dem Band «Programmieren» lernen die Schülerinnen und Schüler:
- dass ein Programm in einer Programmiersprache geschrieben wird und eine Folge von Befehlen ist, die der Computer einzeln der Reihe nach ausführt.
- eigene Befehle zu definieren und direkt anzuwenden.
- mit Animationen, Schleifen, bedingten Anweisungen und Parametern zu programmieren.
- Variablen in die Programmierung miteinzubeziehen.
- wie bedingte Ausführungen (bedingte Schleifen) funktionieren und ausgeführt werden.
- grosse Datenmengen zu speichern, zu bearbeiten, zusammenzufassen und Informationen herauszufiltern.
Die im Lehrwerk verwendete Lernumgebung TigerJython kann kostenlos heruntergeladen werden.
Daten darstellen, verschlüsseln, komprimieren
Zahlen sind für Menschen ein wichtiges Mittel, um die Umwelt zu beschreiben und zu untersuchen. Der Band «Daten darstellen, verschlüsseln, komprimieren» setzt da an, wo die Darstellung von Zahlen begann, und arbeitet sich Schritt für Schritt bis zur heutigen Verwendung wie Datenverwaltungen oder Suchmaschinen vor. Der Band schult theoretisches Informatikwissen. Im Unterricht wird daher kein Computer benötigt.
Mit diesem Band lernen die Schülerinnen und Schüler:
- die Entwicklung von Zahlendarstellungen von alten Zivilisationen bis zur heutigen IT-Technologie.
- wie wichtig Datenschutz ist und wie man Geheimschriften entwickelt sowie entschlüsselt.
- verschiedene Daten und Datenformate korrekt zu komprimieren.
- wie Daten dargestellt werden können, damit zum Beispiel kleine Beschädigungen erkannt und automatisch korrigiert werden.
- wie Datenverwaltungen funktionieren und Daten so zu organisieren, dass sie einfach gefunden werden können.
Strategien entwickeln
Eine wichtige Aufgabe in der Informatik ist es, alle Objekte mit gewissen Eigenschaften systematisch aufzulisten. Das wird unter anderem benötigt, um Lösungswege in einer Problemsituation zu finden. So könnte der Weg aus einem Labyrinth gefunden werden, der schnellste Weg von A nach B oder aber der optimale Weg entlang der meisten Sehenswürdigkeiten in einer Stadt. Der Band schult theoretisches Informatikwissen. Im Unterricht wird daher kein Computer benötigt.
Mit dem Band «Strategien entwickeln» lernen die Schülerinnen und Schüler:
- mithilfe von Tabellen Wörter aufzulisten und aufzuzählen.
- anhand von Baumdiagrammen Wörter mit gewünschten Eigenschaften systematisch auszurechnen.
- einfache Wege als Graphen darzustellen und mit einem Suchbaum die Wege mit gewünschten Eigenschaften aufzulisten.
- verschiedene Lösungen mit selbst gewählten Kriterien zu vergleichen und zu bewerten (zum Beispiel: Greedy-Methode).
Projektteam
Prof. Dr. Juraj Hromkovič ist Professor an der ETH Zürich. Neben der aktiven Forschung auf verschiedenen Gebieten der theoretischen Informatik liegt ein Schwerpunkt seiner Arbeit in der Vermittlung von Grundlagen der Informatik an Schülerinnen und Schüler.
Dr. Tobias Kohn ist Assistent in der Informatikdidaktik an der ETH Zürich und erfahrener Gymnasiallehrer für Mathematik und Informatik. Neben seiner Lehrtätigkeit hat er sein Doktoratsstudium an der ETH Zürich erfolgreich abgeschlossen: Er suchte dabei nach Wegen, den Einstieg in die Computerprogrammierung zu vereinfachen.