Informatisches Denken: was ist das und wie kann es unterrichtet werden?

Was ist Informatisches Denken? Es bedeutet, dass wir uns die Denkweise von Computern aneignen können, um analytische Aufgaben mit Leichtigkeit zu bewältigen. Warum sollten wir wie Computer denken wollen, fragst du dich bestimmt? Und wie bringen wir es Kindern bei, im Klassenzimmer oder zuhause? Wir sind da, um dir die Grundlagen zu zeigen!

Aber eins nach dem anderen – was ist Informatisches Denken?

Während Programmieren als Ausdruck und Schlagwort normalerweise im Rampenlicht steht – und zurecht, denn es ist das A und O der modernen Bildung – vergessen wir oft, dass Programmieren nur die Anwendung der Fähigkeiten ist, die man zunächst erlernen muss. Inwiefern? Zum Beispiel durch die Aufnahme von Konzepten, die einem dabei helfen zu verstehen, worum es beim Programmieren geht. Eines dieser Konzepte lautet Informatisches Denken oder auch Computational Thinking. 

Was ist Informatisches Denken? Es bedeutet, dass wir uns die Denkweise von Computern aneignen können, um analytische Aufgaben mit Leichtigkeit zu bewältigen. Warum sollten wir wie Computer denken wollen, fragst du dich bestimmt? Und wie bringen wir es Kindern bei, im Klassenzimmer oder zuhause? Wir sind da, um dir die Grundlagen zu zeigen!

Stelle dir Informatisches Denken als eine Art Voranforderung zum Programmieren vor, oder als die notwendigen Theoriestunden bevor du überhaupt in das Auto steigen und fahren darfst. Oder, noch besser, eine Sprache, die du erst lernen musst bevor du ein Buch in der Sprache lesen kannst. 

Wie funktioniert ein Motor oder eine Sprache? Worum geht es beim Informatischen Denken?

Mehr als alles andere ist Computational Thinking ein problemlösender Gedankenprozess oder ein Weg zur analytischen Untersuchung von Problemen, die uns dabei helfen, die komplexe Welt der Technologie Schritt für Schritt zu verstehen. Es ist nicht besonders kompliziert, aber auch keine vielseitige Lösung für jedes mit Tech verknüpftes Problem. Das Wichtigste ist jedoch, dass es eine Fähigkeit ist, die Kinder mit dem richtigen Ansatz leicht aufgreifen können – und das sogar ohne jegliche elektronische Geräte (die natürlich trotzdem eingesetzt werden können). 

Informatisches Denken hört sich komplizierter an als es tatsächlich ist – entdecke und lerne, wie leicht du es in deinen Unterricht integrieren kannst.

Lasst uns das Informatische Denken in Einzelteile zerlegen.

Der Ansatz besteht aus vier Schritten:

1. Zerlegung 

2. Erkennung von Mustern

3. Abstraktion

4. Entwurf von Algorithmen

Zerlegung bedeutet, dass ein Problem wie z.B. eine mathematische Gleichung oder ein Musikstück, das gespielt werden muss, in kleinere Teile zerlegt wird, um es einfacher zugänglich zu machen. Mustererkennung ist der Teil, in dem man nach Gemeinsamkeiten oder Regelmäßigkeiten in den Teilen schaut. Diese Note wurde hier und auch hier verwendet, daher benutzen wir ähnliche Tasten und positionieren genauso unsere Hände auf dem Klavier! (Du verstehst, was wir meinen.) Oder aber motiviert es Studierende, Erfahrungen aus ihrer Vergangenheit aufzurufen und darüber nachzudenken, wie sie es damals gelöst haben oder angegangen sind. 

Im Teil der Abstraktion werden Studierende dazu ermutigt, generelle Prinzipien von unwichtigen oder störenden Teilen zu trennen und zu identifizieren. Fokussiere dich nicht auf Details, sondern betrachte es im Gesamten. Denke nicht an alle Details, die du in deinem Essay benutzen möchtest, sondern erstelle einen Entwurf! Denke nicht an alle kleinen LEGO-Teilchen, sondern konzentriere dich auf die Säulen, die dir dabei helfen, ein stabiles Grundgerüst zu bauen. Zuletzt werden im Entwurf der Algorithmen die einzelnen Schritte zur Problemlösung zusammengetragen, um einen prägnanten Lösungsweg zu bilden.

Mehr als alles andere ist Computational Thinking ein problemlösender Gedankenprozess oder ein Weg zur analytischen Untersuchung von Problemen, die uns dabei helfen, die komplexe Welt der Technologie Schritt für Schritt zu verstehen.

Das klingt alles schön und gut, aber wie lehrt man dies 5-7-Jährigen?

Kaum zu glauben, aber diese Konzepte können mehr oder weniger mit Leichtigkeit in die täglichen Unterrichtsstunden eingebaut werden (oder auch zuhause, wenn du ein ehrgeiziges Elternteil mit Lehrfähigkeiten bist).

Du kannst die Zerlegung veranschaulichen, indem du deinen Schülern verschiedene problemlösende Szenarios vorführst. Stelle dir praktische oder unpraktische Probleme vor – vom Bauen einer Sandburg bis zur Planung eines Kaffeekränzchens – und frage sie nach den Dingen, die sie machen würden, um ihr Ziel zu erreichen. Was benötigst du, um eine Sandburg zu bauen? Wen musst du zum Kaffee und Kuchen einladen und was musst du kaufen? Wie kannst du es vorbereiten? Kinder neigen dazu, ein Problem als ein einmaliges Problem zu sehen, du kannst sie allerdings dazu motivieren, sich das schrittweise Szenario vorzustellen. Fange klein an und gehe schließlich zu komplizierteren Zielen über. Hilf ihnen dabei, den von ihnen beschriebenen Prozess entweder zu verbildlichen oder in Worten auszudrücken, sodass sie es sich besser vorstellen und ihre Ideen beim Aussprechen verfestigen können. 

Die Erkennung von Mustern ist der Schlüssel für jeden Typus des analytischen Denkens, besonders beim Programmieren. Um beim Lesen von langen Codes Fehler, Schlüsselkomponente oder sogar einen neuen interessanten Ansatz zur Lösung eines bestimmten Codierproblems zu finden, sind bestimmte Fähigkeiten im Erkennen von Mustern erforderlich. Aber langsam. Zu Beginn kannst du deine Schüler fragen, welche gleichen Eigenschaften bestimmte Gegenstände um sie herum haben. Bitte sie, die Eigenschaften, Nutzungsweise und Ausführungsweise des Gegenstandes zu beschreiben, was ihnen beim Erkennen helfen wird. Von Haushaltsgeräten bis zu natürlichen Objekten – es gibt in allem eine Reihenfolge, man muss nur genau hinschauen, um es zu erkennen. Was haben diese Pflanzen gemein? Was ist mit diesen Autos? Wenn abstraktes Denken noch immer herausfordernd ist, können deine Schüler einen beliebigen Gegenstand und die Ergebnisse (gemeinsame Eigenschaften) aufzeichnen. Hilf ihnen dabei zu verstehen, dass sie in ihren Hauptaspekten nicht ganz so unterschiedlich sind. 

Die Erkennung von Mustern ist der Schlüssel für jeden Typus des analytischen Denkens, besonders beim Programmieren.

Wenn du alle bisherigen Einheiten absolviert hast, kannst du zu der größten Herausforderung übergeben – der Abstraktion. Abstraktes Denken ist etwas, was Menschen durch Wachstum entwickeln. Kinder haben zwar eine unglaublich beeindruckende Vorstellungskraft, jedoch ist es nicht mit Abstraktion gleichzusetzen. Während Vorstellungskraft frei ist, verlangt Abstraktion von uns Dinge und Probleme der realen Welt in neue Muster und Einstellungen in unserem Kopf zu verbildlichen, was alles andere als einfach ist. Es ist das, was wir tun, wenn wir ein Buch lesen (unabhängig vom Alter) und Handlungsstrang, Thema, Motive und vielleicht sogar eine Botschaft herausfiltern. Wir sind in der Lage dem Haufen an Informationen ein bestimmtes Muster oder eine Beziehung zwischen den Daten zu entnehmen und es einem Namen zu geben. Frage deine Schüler bestimmte Fragen zu den Inhalten, die ihr gerade in der Klasse besprochen habt, oder lass sie Übungen nach dem Lesen ausfüllen und steigere mit zunehmenden Kenntnissen die Komplexität der Aufgaben. 

Zuletzt, die Algorithmen. Dies erscheint furchteinflößend – sind Algorithmen nicht extrem komplex? Na ja, nicht wenn du sie aufspaltest (wie bei der Zerlegung!). Algorithmen können am besten als eine Art Rezept aufgebrochen werden. Mit anderen Worten ist es eine Liste bestimmter Befehle in einer bestimmten Reihenfolge, um ein bestimmtes Resultat zu erzielen. Du solltest Menge und Schritte richtig befolgen, ansonsten wird dein Kuchen zu einem Objekt, dessen Konsistenz als das achte Weltwunder zurückbleibt. Reihenfolge, Details, Ergebnisse. Deine Schüler sollen buchstäblich jede Aktivität in eine Reihenfolge aufbrechen. Was tust du, um dich morgens fertig zu machen? Wie würde das Verändern der Reihenfolge das Resultat beeinflussen? Und was, wenn du einige Schritte auslässt? Oder neue hinzufügst?

Viele Lehrer stoßen beim Versuch, Informatisches Denken im Unterricht zu integrieren, auf Schwierigkeiten. Technische Geräte und Ressourcen sind nicht selten für sie oder ihre Schüler nicht zugänglich, weshalb es ihnen oft an Mitteln fehlt, diese Konzepte zu lernen und an ihre Schüler weiterzugeben. Noch unglücklicher ist, dass Menschen denken, dass zum Programmieren oder z.B. Informatischen Denken lehren aufwendige Geräte benötigt werden, was einfach nicht der Fall ist, wie wir gerade gesehen haben. Diese Fähigkeiten zu lehren ist tatsächlich eine interdisziplinäre Angelegenheit, die mit für jeden Lehrer verfügbaren Hilfsmitteln erreicht werden kann – durch Bücher, alltägliche Gegenstände und nicht zu vergessen, die Vorstellungskraft der Schüler. 

Was also sind die Vorteile Grundschülern Informatisches Denken beizubringen? Zum Beispiel tiefgehende analytische Kenntnisse, ein profundes Verständnis nicht nur von Technologie, sondern der sie umgebenden Welt und die Beziehung der Dinge zueinander, eine gelassenere Einstellung gegenüber Technologie und Selbstvertrauen im Umgang damit. Dies sind Fähigkeiten, die Kinder in ihren zukünftigen Karrieren benötigen und die am besten frühzeitig gelehrt werden.

Weitere Hilfsmittel, wie unser online verfügbarer fachlicher Robo Wunderkind Curriculum, können ebenfalls helfen. Man muss nicht direkt mit komplexen Robotik Tools beginnen. Als Pädagogen ist es unsere Pflicht, Kindern Konzepte beizubringen, die sie für ihre zukünftige Karriere und Berufe benötigen. Diese sind in jedem Fall darauf abgestimmt, sie als die Digital Natives zu übernehmen, die sie sind.

Wenn du dir die Vorteile anschaust, ist es nicht schwer, warum. Was also sind die Vorteile Grundschülern Informatisches Denken beizubringen? Zum Beispiel tiefgehende analytische Kenntnisse, ein profundes Verständnis nicht nur von Technologie, sondern der sie umgebenden Welt und die Beziehung der Dinge zueinander, eine gelassenere Einstellung gegenüber Technologie und Selbstvertrauen im Umgang damit. Dies sind Fähigkeiten, die Kinder in ihren zukünftigen Karrieren benötigen und die am besten frühzeitig gelehrt werden. 

Hoffentlich ist Informatisches Denken bzw. Computational Thinking weniger furchterregend für dich geworden, nachdem du hier mehr darüber erfahren hast. Vergiss nicht: du hast auf alle Fälle die Mittel um es zu unterrichten; warum beginnst du eigentlich nicht gleich damit? Nimm dir die Schritte 1-4 vor und übertrage sie auf die Aktivität, die du vor dem Lesen des Artikels getan hast. 

Oder wirf zu Beginn einen Blick auf unsere Hilfsmittel für Lehrer und unseren Blog!