Was ist OInf.ch?
Das Obligatorische Fach Informatik (OInf) wird bis spätestens 2022/23 in allen Schweizer Kantonen eingeführt. Auf dieser Website finden sich Unterrichtsmaterialien für einen kompletten Kurs (ca. 110 Lektionen) des neuen Fachs.
Der OInf-Lehrgang verteilt die vom Rahmenlehrplan geforderten Inhalte auf die folgenden Lerngebiete:
Codes & Algorithmen
Wie werden Information in binärer Form repräsentiert (bzw. codiert)?
Behandelt werden grundlegende Codierungen (z.B. von Ganzzahlen, Zeichen, Farben) sowie ausgewählte Dateiformate (z.B. einfache Text- oder Grafikformate).
Wie werden Daten mithilfe von Algorithmen weiterverarbeitet?
Anhand geeigneter Beispiele werden Herangehensweisen an die Entwicklung und Beurteilung von Algorithmen thematisiert und eingeübt.
Programmieren
Was ist ein Computerprogramm und woraus besteht es?
Durch praktische Beschäftigung mit den wichtigsten Grundlagen einer konkreten Programmiersprache soll einerseits ein Grundverständnis dafür entwickelt werden, was ein Computerprogramm eigentlich ist, auf welche Weise Algorithmen in Code implementiert werden und welche Hürden es bei der Entwicklung von Software zu überwinden gibt.
Andererseits soll erfahrbar gemacht werden, wie sich aus der Kombination einiger simpler Grundelemente (Variablen, Verzweigungen, Schleifen) zunehmend komplexere Programme erstellen lassen.
Vernetzung & Systeme
Wie funktioniert ein Computer? Wieso steckt hinter so vielen Anwendungen eine Datenbank? Wie funktioniert das Internet?
Im Rahmen weniger Lektionen wird eine theoretisch fundierte und doch möglichst praktische Beschäftigung mit diesen im Detail sehr komplexen Themen ermöglicht. Dabei sollen insbesondere auch diejenigen technischen Grundlagen vermittelt werden, auf deren Basis die fundierte Auseinandersetzung mit den gesellschaftlichen Auswirkungen der Informatik überhaupt erst möglich wird.
Informationsgesellschaft
Was hat Informatik mit meinem (zukünftigen) Leben zu tun?
Neben Sicherheitsaspekten (maliziöse Software und was man dagegen tun kann, Datenschutz in Theorie und Praxis, Verschlüsselungstechniken und ihre Grenzen) werden auch aktuelle Entwicklungen im Umgang mit grossen Mengen von (Meta-)Daten beleuchtet, die das Potenzial haben, tiefgreifende gesellschaftliche Veränderungen in Gang zu setzen (Stichworte KI, BigData).
Simulationen
Welche Funktion hat Informatik in anderen Wissenschaften?
In der heutigen Welt basieren viele Entscheidungen auf Simulationsergebnissen – im Kleinen, etwa wenn wir unseren Reiseweg von der Verkehrsvorhersage abhängig machen, ebenso wie im Grossen, wenn wir Ursachen und Folgen des Klimawandels abzuschätzen versuchen. So sind Simulationen (neben Theorie und Experiment) zum dritten Standbein der empirischen Wissenschaften geworden. Neben dem theoretischen Fundament (Stichworte Modellieren, Simulieren und Validieren) sollen Beispiele aus verschiedenen Wissenschaftsgebieten die Methode erlebbar machen.
Die zugehörigen Webseiten thematisieren jeweils einen Aspekt des Lerngebiets und stellen zugehörige Übungsmaterialien bereit – eine Unterseite entspricht etwa 1-4 Lektionen Unterricht.
Für Lehrpersonen gibt es einen Login-Bereich, der umfangreiche Handreichungen und Zusatzmaterialien bereitstellt. Der Zugang zu diesen Zusatzmaterialien erfordert eine (kostenlose) Registrierung.
Für wen ist OInf.ch?
Diese Webseite wurde entwickelt als Lehrgang für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe II an Schweizer Gymnasien – sie ist konzipiert als flexibel einsetzbares Lehrmittel für den Informatikunterricht, das auch zum Selbststudium genutzt werden kann.
Die Autoren verstehen dieses Angebot als eine Hilfestellung für Informatik-Lehrkräfte für die konkrete Gestaltung des eigenen Informatikunterrichts. Sie können den Lehrgang ganz oder in Teilen im Unterricht einsetzen, einzelne Materialien für den Eigengebrauch anpassen oder sich einfach von Aufbau, Inhalten oder Arbeitsweisen inspirieren lassen.
Hinweis für Lehrpersonen
Dieser Lehrgang entstand ursprünglich für den internen Gebrauch im Informatikunterricht der Autoren an der Neuen Kantonsschule Aarau (im Aargau gibt es das Informatik Obligatorium schon seit 2016/17), er wird in diesem Sinne auch in den kommenden Jahren beständig aktualisiert und überarbeitet.
Im Kontext der flächendeckenden Einführung des neuen Fachs, für das stufengerechte Ressourcen bislang rar sind, möchten wir anderen Lehrkräften die Gelegenheit geben, von unserer Erfahrung zu profitieren. Es ist keinesfalls unsere Absicht, normative Vorgaben zu machen oder gar die Lehrmittelfreiheit zu beschneiden. Im Bemühen, eine möglichst flexible Nutzung unseres Angebots zu ermöglichen, stellen wir unsere Inhalte unter einer Creative Commons Lizenz bereit. Mehr dazu unter «Rechtliche Hinweise».
Wie ist OInf.ch aufgebaut?
«Der Informatikunterricht vermittelt allgemeine, auf heutige wie zukünftige Anwendungen übertragbare Konzepte, die der automatischen Datenverarbeitung zugrunde liegen. […] Solche abstrakten Prinzipien und Prozesse werden im Informatikunterricht thematisiert und greifbar gemacht.»
Quelle: Rahmenlehrplan für die Maturitätsschulen: Informatik (abgerufen am 8.8.2018)
In Anlehnung an die obenstehenden Forderungen des Rahmenlehrplans formuliert dieser Kurs knapp 70 fundamentale Konzepte der Informatik:
Beispielkonzept
Ein Konzept beschreibt eine fundamentale Idee des Fachgebiets, also ein allgemeines Denk-, Handlungs-, Beschreibungs-, oder Erklärungsschema, das in verschiedenen Bereichen oder Anwendungen des Fachgebiets zugrundeliegt und längerfristige Gültigkeit hat. Im Einzelnen sollte ein Konzept folgende Anforderungen erfüllen:
- Horizontalkriterium: Das Konzept sollte in verschiedenen Bereichen vielfältig anwendbar oder erkennbar sein
- Vertikalkriterium: Das Konzept sollte auf verschiedenen intellektuellen Niveaus oder Abstraktionsgraden aufgezeigt und vermittelt werden können
- Zeitkriterium: Das Konzept sollte in der historischen Entwicklung deutlich wahrnehmbar sein und auch in Zukunft längerfristig relevant bleiben
- Sinnkriterium: Das Konzept sollte einen Bezug zu Sprache und Denken des Alltags aufweisen, bzw. Entsprechungen in der realen Welt haben
vgl. Andreas Schwills Definition unter www.informatikdidaktik.de/Forschung/Schriften/ZDM.pdf
Analogie
Sowohl als Denkanstoss als auch zur Betonung der Kriterien 2 und 4 wird für die meisten Konzepte eine Analogie aus der realen Welt vorgeschlagen.
Diese abstrakten Konzepte werden anhand konkreter, alltagsnaher Beispiele in möglichst praktischem Nachvollzug in verschiedenen Aktivitäten (gelb ausgezeichnet) erlebbar gemacht – mithilfe von Aufgabenblättern, Unplugged-Aktivitäten, erweiterbaren Programmvorlagen sowie externen und selbst entwickelten interaktiven Werkzeugen.
Beispielaufgabe
In den Aufgaben kommen verschiedenste Materialien und Arbeitsformen zum Einsatz, z.B. Anleitungen, Aufgabenblätter, Unplugged-Aktivitäten, erweiterbare Programmvorlagen, etc. Der OInf-Lehrgang legt einen besonderen Schwerpunkt auf den Einsatz von interaktiven Werkzeugen (Simulationen, Applets, Explorables u.ä. – in diesem Kurs wird dafür der Begriff «Interactives» verwendet), mit denen sich Anwendungswissen oft auch in entdeckender Form festigen oder vertiefen lässt.
Der Fliesstext dazwischen stellt den Kontext für die beiden inhaltlich stark verzahnten Ebenen (Theorie/Konzepte und Praxis/Aktivitäten) bereit; im Sinne eines narrativen, auch für Einführungen, Repetition oder Selbststudium geeigneten Skripts werden hier Beispiele erläutert, Zusammenhänge erklärt und zentrale Erkenntnisse zusammengefasst.
Grau hinterlegte Hinweise zeichnen optionale Zusatzinformationen aus, weisen auf Verständnisschwierigkeiten hin oder formulieren vertiefende Detailinformationen.
Wozu die Spoiler?
- Spoiler (dunkelgraue Klappboxen) formulieren Fragen oder Denkanstösse. Um einen Denkprozess anzuregen (ggf. auch im Unterricht), bedarf es hier eines zusätzlichen Klicks, damit zugehörige Antworten oder Argumente angezeigt werden.
- Wo Spoiler in Listen eingesetzt werden, geht es auch um die übersichtliche Organisation von Informationen auf einer Überblicks- und einer Detailebene.
Die Konzeption der Materialien bemüht sich insbesondere um stufengerechte, abwechslungsreiche Didaktisierung, die Bereitstellung von Differenzierungsmöglichkeiten sowie die Berücksichtigung des zentralen Ziels der Obligatorischen Informatik:
«Durch aktive Erfahrungen im Umgang mit diesen Konzepten gewährt der Informatikunterricht nachhaltige Einblicke in die Grundlagen digitaler Technologien und ermöglicht es den Schülerinnen und Schülern, zu mündigen Bürgern der modernen Informationsgesellschaft zu werden.»
Quelle: Rahmenlehrplan für die Maturitätsschulen: Informatik (abgerufen am 8.8.2018)
Von wem ist OInf.ch?
Entwickelt wurden dieser Kurs von den Informatiklehrkräften Nicolas Ruh, Dieter Koch, Gisela Phillips und Martin Stangl an der Neuen Kantonsschule Aarau.
Die öffentliche Bereitstellung dieses Lehrgangs wurde ermöglicht durch die freundliche Unterstützung der Hasler Stiftung, des Kantons Aargau sowie der Neuen Kantonsschule Aarau.
Webdesign und Programmierung von New Media Factory, Basel.