Lehr- Lernprozesse im Informatik-Anfangsunterricht

Lehr- und lerntheoretischer Hintergrund
hinausgehend zu einem mathematischen Modell führt. Solch ein mathematisches Modell
muss nicht nur eine Formel sein, es kann auch eine Skizze, ein Plan oder Ähnliches sein. Dieses
mathematische Modell wird nun bearbeitet, etwa die Lösung ausgerechnet und
anschließend mit der Aufgabenstellung in Beziehung gesetzt (siehe Abbildung 21, S. 73).
Von solchen Aufgaben strikt zu trennen sind so genannte eingekleidete Aufgaben, in denen in
der Aufgabenstellung das mathematische Modell bereits mitgeliefert wird. Solche Aufgaben
blenden den eigentlichen Mathematisierungs- bzw. Modellierungsvorgang aus oder trivialisieren
ihn, indem sie den Eindruck erwecken, genau eine Modellierung sei die richtige.
Sprachbezogener Anfangsunterricht führt demnach zu kalkülorientierten Lehr- und Lernprozessen
im Informatikunterricht und sollte durch Modellierungsorientierung abgelöst werden.
Gegenüber dem herkömmlichen Unterrichtsmuster sollten auch im Anfangsunterricht Aufgaben
gestellt werden, die unterschiedliche Lösungswege und Herangehensweisen zulassen.
Man denke hier auch an die im deutschen Mathematikunterricht überwiegende Orientierung
auf den einen korrekten Lösungsweg, die es im Sinne verständnisvollen Lernens zu vermeiden
gilt. In diesem Zusammenhang sollen noch einmal die oben vorgestellten Ergebnisse
bezüglich verschiedener Unterrichtsmuster im Mathematikunterricht in Japan und Deutschland
hervorgehoben werden, wonach in Japan die Unterrichtsziele viel stärker auf Verständnis
als auf die Schulung mathematischer Fähigkeiten ausgerichtet sind – mit dem Ergebnis deutlich
besserer mathematischen Fähigkeiten (siehe Kap. 6.2.1, S. 69).
Modellierung bezieht sich auf einen 'Problembereich' und ist damit in eine Situation eingebettet.
Daher können metakognitive Aspekte und die Betrachtung des soziotechnischen Systems
als integrative Bestandteile des Modellierungsvorgangs betrachtet werden. Auch die Interpretation
und Validierung des mathematischen Modells erfordert eine „Rückübersetzung aus
der Mathematik in die situative Einbettung“ (Klieme, Neubrand und Lüdtke 2001, S.146).
Der Gesamtprozess des Modellierens ist erst beendet, wenn die Gültigkeit des Modells klar
geworden ist – dazu wird ggf. der Erstellungsprozess mehrfach durchlaufen. Übertragen auf
die Informatik bedeutet dieses, dass mit der Implementationsphase mehr als der Test der Korrektheit
der Modellierung verbunden werden sollte. Beispielsweise könnten evolutionäre
Aspekte der Softwareentwicklung angesprochen werden.
Informatisches Modellieren unterscheidet sich demnach insgesamt vom mathematischen Modellieren
vor allem durch die Auswahl der Modellier-Werkzeuge und möglicherweise durch
vielfältigere visuelle Werkzeuge. Diese können, etwa in Form informatischer Notationen wie
UML, ihren eigenen Beitrag als Lernunterstützung leisten, gerade um die vorherrschende Kalkülorientierung,
bzw. im Informatikunterricht die Programmiersprachenfixierung, zu
überwinden. Bezogen auf den Lernprozess im Informatik-Anfangsunterricht ergibt sich aus
der Theorie situierten Lernens folgende Vermutung: Wenn man im Unterricht die situative
Einbettung des Modellierens einbezieht, dann werden die Schülerinnen und Schüler weniger
Schwierigkeiten haben, die Werkzeuge, Notationen, Konzepte, Begriffe und die Arbeitsweisen
der objektorientierten Modellierung zu verstehen und anwenden zu können, sodass auf
eine einführende Syntaxschulung und einen einführenden Kurs in Werkzeugbedienung verzichtet
werden kann.
6.3.2 Konzeptwechsel
Die zweite Schlussfolgerung aus der Analyse der Diskussion in den mathematisch-naturwissenschaftlichen
Fachdidaktiken betrifft den Ansatz Konzeptwechsel, mit dem die
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