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Allgemeinbildung in der digitalen, gestalteten Lebenswelt

Schule braucht das Fach Informatik

Informatik ist allgemeinbildend – das wurde inzwischen deutlich belegt, etwa in [Wi2003]. Heute müssen wir etwas schärfer fragen, ob in unserer zunehmend gestalteten und durch menschliche Kreativität entstandenen Lebenswelt Schule ohne Informatik überhaupt noch allgemeinbildend sein kann. Lange Zeit waren die Gesetze der Natur prägender Faktor der Umwelt: Menschen versuchten, diese zu verstehen, durch Beobachtung und Schlussfolgerung, aber auch durch Auslegung relevanter Schriften. Wichtige Methoden der Erkenntnisgewinnung waren Induktion, das Ableiten allgemeiner Regeln aus spezifischen Fakten, und Deduktion, das Ableiten spezieller Fakten aus allgemeinen Regeln. In der Informatik würden wir von Bottom-up- und Top-down-Verfahren sprechen.

Diese beiden Methoden können alleine allerdings nicht beschreiben, was die immer erfolgreicher werdenden Naturwissenschaften hervorbrachten: Eines der wichtigsten Werkzeuge dieser Disziplinen ist das hypothesengeleitete Experimentieren. Die Hypothese ist keine direkte Schlussfolgerung aus irgendeiner Richtung, daher führte Peirce für die Bildung einer Hypothese den Begriff Abduktion ein [Pe1931]. Das Dreieck der Abbildung (abgewandelte Form der Version in [Mi2015]) beschreibt das Modell der inferentiellen Lerntheorie.

Bis etwa Ende des letzten Jahrtausends war diese Abfolge von Abduktion, Induktion und Deduktion auch vollkommen ausreichend für die Erkenntnisgewinnung – zumindest was die Belange der Lebenswelt von Schülern angeht: Obwohl immer mehr technische Systeme diese Lebenswelt durchdringen, sind für deren Wirkprinzipien die Gesetze der Natur maßgeblich. So lässt sich etwa für ein sich näherndes Auto trotz „unnatürlichem“ Antrieb mithilfe der Kenntnis des Grundprinzips „Kraft = Masse mal Beschleunigung“ abschätzen, ob es sicher ist, die Straße noch davor zu überqueren oder nicht. Selbstverständlich gab es auch bereits im 20. Jahrhundert von Menschen konstruierte Szenarien, für deren Verständnis diese „bekannten“ Gesetzmäßigkeiten nicht sehr hilfreich waren, etwa innerhalb eines Atomkraftwerks. Für die Lebenswelt der Schüler spielten diese Ausnahmen allerdings in der Regel keine Rolle, da die Türen zu entsprechenden Bereichen meistens verschlossen waren.

Das hat sich grundlegend verändert mit der zunehmenden Miniaturisierung und Vernetzung elektronischer Komponenten, die die Umwelt zunehmend prägen – erkennbar in Computern, Spielen oder Geräten zur Unterhaltung sowie unsichtbar in Haushaltsgeräten, der Kleidung oder auch „konventioneller“ Technik. Besonders im zwischenmenschlichen Bereich wird immer mehr „virtualisiert“ – Treffen finden oft nicht mehr von Angesicht zu Angesicht statt, sondern mithilfe mobil vernetzter Geräte, „Freundschaften“ werden in den sozialen Medien etabliert oder zumindest protokolliert. Aktivitäten „online“ bestimmen zunehmend auch den Erfolg „offline“.

Hierbei handelt es sich demnach um einen sehr relevanten Teil unserer Lebenswelt und Schule hat dies bei der Erfüllung ihrer allgemeinbildenden Aufgaben zu berücksichtigen, wie sie etwa von Heymann sehr gut herausgearbeitet wurden.

Wie erklärt man „Fake News“ und „alternative Fakten“, ohne die Wirkprinzipien der Verbreitungsmechanismen verstanden zu haben und ohne auf diese Weise für sich selbst die Vertrauenswürdigkeit einschätzen zu können? Wie stellt man sich zu den empirischen Studien, die von den Betreibern der sozialen Netzwerke betrieben werden – mit riesigem „N“? Bei [Ug2011] waren es etwa 721 Millionen Versuchspersonen, von denen kaum eine wusste, dass sie an einer solchen Studie teilnimmt. Wie bewertet man die Ergebnisse, ohne zumindest rudimentäre Werkzeuge wie die Fähigkeit zur Modellbildung und damit der Abstraktion und Vereinfachung komplexer Sachverhalte zu kennen und anwenden zu können?

Raj Reddy

Wie sehr überlassen wir immer wichtigere Entscheidungen dem Zufall oder lassen uns sogar fremdbestimmen? Raj Reddy, Turingpreisträger von 1994, forderte 2016 in Heidelberg in seinem Vortrag „Too Much Information and Too Little Time“  [HLF2016] sogenannte „Guardian Angels“ und „Cognition Amplifiers“ ein. Das sind Softwareprodukte, die für uns die Flut verfügbarer Informationen automatisiert sichten und nur noch interessante Neuigkeiten, Nachrichten und andere Details anzeigen.

William Kahan

Der Kommentar von William Kahan, Turingpreisträger von 1989, auf den Vortrag war: „Tell me only, what I want to hear, to reinforce my beliefs, even if they are wrong.“ Er spricht damit an, was wir im deutschen Sprachraum als „Echokammer-Effekt“ oder auch „Filterblase“ kennen: Software auf Mobiltelefonen wie „Siri“ und Geräte wie „Alexa“ dringen immer weiter in unsere Privatsphäre ein und machen ihre Benutzer transparent und überwachbar. Andererseits gestalten sie zusätzlich aktiv unsere Musikauswahl, unser Medienprogramm, die Nachrichten, die uns erreichen. Die Entwickler betonen immer wieder, dass dies strikt gemäß des eigenen Profils erfolge, also nur den – ausgesprochenen und unausgesprochenen – Wünschen der Benutzer entsprechend. Selbst wenn wir in dieser Beziehung den Entwicklern nur beste Absichten unterstellen und Missbrauch ausschließen, kann es aufgrund der Filterblase passieren, dass wir vom System nach einer Zeit nur noch das bekommen, was wir auch hören wollen, ohne uns neuen Aspekten und neuen Ideen öffnen zu müssen.

Sehr bequem – aber auch sehr einseitig! Schule muss zumindest die Möglichkeit eröffnen, hier eine informierte Meinung zu bilden. Ingenieurmäßiges Denken und informatische Werkzeuge sind entscheidend, um Aussagen richtig interpretieren zu können, um selbst informiert bestimmen zu können, wie stark man Entscheidungen des eigenen Lebens oder der eigenen Verantwortung von Systemen treffen lässt und wie diese Systeme ggf. gestaltet sein müssen. Auch die Vorgabe, mit bestimmten Informationen versorgt zu werden oder eben nicht, ist eine Entscheidung.

Erkenntnisgewinnung allgemein, insbesondere aber in der Schule, muss sich heute auch mit den Wirkprinzipien gestalteter Systeme auseinandersetzen, denn nur ein Verständnis der Wirkprinzipien erlaubt auch eine mündige Entscheidung – privat für oder gegen die Nutzung bestimmter Medien und Kommunikationskanäle, im Sinne staatsbürgerlichen Handelns, aber auch in Bezug auf den möglichen, fürsorglichen regulatorischen Eingriff beim Umgang mit Medien und Systemen.

Für modernen Schulunterricht unter der Annahme konstruktivistischer Lernpsychologie müssen wir daher das Peirce’sche Modell der Erkenntnisgewinnung erweitern. Abduktion ist die „Kunst“, aus den Beobachtungen der Lebenswelt Hypothesen abzuleiten, die eventuell dazu dienen, das Wissen der Menschheit zu erweitern. Deduktion würden Informatiker am ehesten als Top-down-Verfahren beschreiben: Aus allgemeinen Regeln und Erkenntnissen werden spezielle Details abgeleitet. Induktion wiederum bezeichnet die umgekehrte Vorgehensweise, wenn aus spezifischen Regeln und Beobachtungen allgemeine, weiter greifende Erkenntnisse erschlossen werden. Der Unterschied zur Abduktion ist dabei, dass es sich hier um mehr als eine Theorie bzw. Hypothese handelt.

Diese Methoden der Erkenntnisgewinnung finden wir im Schulunterricht wieder. Auch hier konstruieren Schüler im Idealfall ihre Vorstellungen, indem sie aus wahrgenommenen Details allgemeine Regeln ableiten oder indem sie von den allgemeinen Regeln, wie sie etwa aus Schulbüchern recherchiert werden, spezifische Antworten zu aufgeworfenen Fragen ableiten, und erweitern so das individuelle Bild ihrer Lebenswelt.

Um diese Tatsache im allgemeinbildenden Sinne zu berücksichtigen, lässt sich der verbundene Prozess der Erkenntnisgewinnung mit dem Peirce’schen Modell nicht mehr sinnvoll beschreiben, denn die Lernenden gehen darüber hinaus, Erkenntnisse zu vorhandenen Fakten zu gewinnen: Vielmehr wird die Lebenswelt um neue Fakten erweitert. Traditionell kennen wir das auch schon aus Unterrichtsfächern wie Deutsch oder Kunst, in denen Schüler ihre Lebenswelt durch Aufsätze oder Kunstwerke erweitern. Anhand von auf Softwareprodukten beruhenden Systemen wie Facebook, Uber oder auch Rootkits wird jedoch deutlich, dass die Wirkbreite der Gestaltung durch Informatiksysteme deutlich größer ist. „Konstruktion“ bildet daher heute neben Abduktion, Deduktion und Induktion eine vierte wichtige Säule der Erkenntnisgewinnung und könnte das Peirce-Dreieck zum Beispiel in der Art der Abbildung erweitern.

Hans Werner Heymann identifiziert in [He2013] fächerunabhängig sieben Aufgaben des allgemeinbildenden Schulsystems: Lebensvorbereitung, Stiftung kultureller Kohärenz, Weltorientierung, Anleitung zum kritischen Vernunftgebrauch, Entfaltung von Verantwortungsbereitschaft, Einübung in Verständigung und Kooperation und Stärkung des Schüler-Ichs. All diese Aufgaben erfordern einen zeitgemäßen, auf die Lebenswelt der Schüler ausgerichteten Unterricht.

Betrachten wir Informatiksysteme wie Naturphänomene, können wir sie „verstehen“ lernen und in diesem Zusammenhang sicherlich auch bedienen lernen. Der wichtigste Aspekt ist aber das „Begreifen“ der Systeme, was das Nachvollziehen der (von Menschen ausgedachten) Wirkprinzipien impliziert, zusammen mit der Möglichkeit, solche Systeme auch selbst zu gestalten, denn viele moderne Wissenschaften – insbesondere Ingenieurwissenschaften und Informatik – arbeiten weitgehend konstruktiv gestaltend. Ein Unterrichtsfach, das diesen Aspekt der Erkenntnisgewinnung aufgreift, ist daher obligatorisch!

Andernfalls besteht die Gefahr zweier Parallelkulturen: auf der einen Seite die der „Nerds“, die (aufgrund außerschulischer Bemühungen) Einblick in die Gestaltung moderner Systeme haben und als „Technokraten“ de facto entscheidende Teile der Lebenswelt gestalten und bestimmen. Auf der anderen Seite die Kultur der „Normalen“, zu denen die gewählten Vertreter der Mehrheit der Bürger gehören, die aber keine aktiven und auch keine passiven Kompetenzen bei der Gestaltung der Systeme haben, sondern lediglich Anwender sind.

Zusätzlich überfordern immer kürzere Innovationszyklen der heutigen Lebenswelt das System Schule zunehmend. Statt mithilfe traditioneller Erklärmodelle den Innovationszyklen hinterherzuhinken, sollten wir die Erklärmodelle um die Konstruktion und die gestalterischen Aspekte erweitern und auf diese Weise den Charakter der Innovation selbst als relevanten Lerngegenstand ins Curriculum einbeziehen.

Auf diese Weise wird die oben erwähnte „Echokammer“ entschärft, kritischer Vernunftgebrauch nicht nur gegenüber Verwaltung, Kirche, Wirtschaft und Wissenschaft, sondern auch gegenüber ingenieurmäßig gestalteten Systemen ermöglicht. Außerdem wird den Schülern die Ich-stärkende Möglichkeit zur Gestaltung technischer Systeme eröffnet.

Für die Vermittlung der aus diesen Schlüssen abgeleiteten Kompetenzen sind grundständig in ingenieurmäßig gestalterischem Denken ausgebildete Lehrpersonen obligatorisch, was zwingend ein eigenständiges Unterrichtsfach voraussetzt. Informatik erfüllt diese Bedingungen als einziges Fach bundesweit. Die Forderung nach einem bundesländerübergreifenden Pflichtfach Informatik ist daher gleichzeitig die Forderung nach einer modernen allgemeinbildenden Schule.

Allgemeinbildende Schule ist heute ohne das für alle Schüler verbindliche Pflichtfach Informatik mit angemessenem Stundenumfang nicht möglich!

Als Vor-Beitrag in Kooperation zwischen dem Arbeitskreis SchuleWirtschaft des Unternehmerverbands zusammen mit der Didaktik der Informatik der TU Darmstadt und dem Schuldorf Bergstraße ist das Lernlabor „Abenteuer Informatik“ nun auf Dauer am Schuldorf Bergstraße installiert.

Schulen aus allen umliegenden Landkreisen können sich für einen Besuch in diesem Lernlabor anmelden. Voraussetzung dafür ist lediglich, dass die begleitenden Lehrpersonen an einer (kostenlosen und akkreditierten) Lehrerfortbildung teilgenommen haben. Dort werden sowohl die Experimente vor Ort erläutert, um die eigenen Schüler im Lernlabor zu betreuen und anzuleiten, es wird aber auch der unterrichtliche Zusammenhang in der Informatik und anderen Unterrichtsfächern erarbeitet. Willkommen sind daher auch explizit Lehrer, die nicht Informatik als Deputatsfach haben.

Workshops zum Thema „Informatik allgemeinbildend begreifen mit Abenteuer Informatik im Lernlabor Technik“:

  • Montag, 25. September 2017, 09:00 Uhr
  • Montag, 19. Februar 2018, 09:00 Uhr

Einen ersten (filmischen) Einblick der Inspiration Informatik erhalten Sie unter:
www.inspiration-informatik.de

Prof. Dr. Jens Gallenbacher
Technische Universität Darmstadt
Telefon: 06151 16-20625
E-Mail schreiben

Literaturverzeichnis

[He2013] Hans Werner Heymann: Allgemeinbildung und Mathematik. Studien zur Schulpädagogik und Didaktik, Bd. 13. Weinheim/Basel: Beltz 1996, Neuauflage 2013

[HLF2016] Raj Reddy: Too Much Information and Too Little Time, Vortrag auf dem Heidelberg Laureate Forum am 22. September 2016,

online unter http://www.heidelberg-laureate-forum.org/event_2016/

[Mi2015] Gerhard Minnameier: Tightening the Peirce-Strings Forms of Abduction in the Context of an Inferential Taxonomy, in: Magnani, L. & Bertolotti, T. (Eds.) (2015), Springer handbook of modelbased science. Berlin: Springer

[Pe1931] Charles Sanders Peirce: The Collected Papers of Charles Sanders Peirce, Vols. I–VI, ed. Charles Hartshorne and Paul Weiss (Cambridge, MA: Harvard University Press, 1931–1935), Vols. VII–VIII, ed. Arthur W. Burks (same publisher, 1958) in der Electronic Edition 1994

[Ug2011] Johan Ugander, Brian Karrer, Lars Backstrom, Cameron Marlow: The Anatomy of the Facebook Social Graph, eprint arXiv:1111.4503, 11/2011

[Wi2003] Helmut Witten: Allgemeinbildender Informatikunterricht? Ein neuer Blick auf H. W. Heymanns Aufgaben allgemeinbildender Schulen, in: Informatische Fachkonzepte im Unterricht, INFOS 2003, 10. GI-Fachtagung Informatik und Schule, 17.–19. September 2003 in Garching bei München, S. 59–75