Analyse des Computereinsatzes an Lüneburger Schulen unter besonder Betrachtung des Mathematikunterrichtes: aktueller Stand - Probleme - Möglichkeiten - Konzepte

Inhaltsverzeichnis

1. Vorwort

2. Mein persönliches Interesse

3. Einleitung

4. Zielsetzung dieser Arbeit

Teil I: Lerngegenstand Computer

5. Der Computer
5.1 Evolution einer Maschine
5.2 Aufbau und Funktion
5.3 Computerprogramme
5.3.1 Aufbau
5.3.2 Funktionsweise

6. Computereinsatz
6.1 Programmtypen
6.1.1 Werkzeug-Programme (TOOL)
6.1.2 Übungs-Programme
6.1.2.1 Drill & Practice-Programme (D&P)
6.1.2.2 Tutorielle Lernsysteme (TUT)
6.1.2.3 Spielerische Lernprogramme (SPL)
6.1.3 Simulationsprogramme (SIM)
6.1.4 Hypermedia-Lernumgebungen (HYP)
6.1.5 Informatikprogramme (INF)
6.1.5.1 textorientierte Programmierung
6.1.5.2 objektorientierte Programmierung
6.1.6 Übersicht: Programmtypen – Eignungsbereiche
6.2 Einsatzformen
6.2.1 Unterricht
6.2.1.1 Unterrichtsvorbereitung (CUV)
6.2.1.2 computerunterstützter Unterricht (CUU)
6.2.1.3 computerbasierter Unterricht (CBU)
6.2.1.4 computergesteuerter Unterricht (CGU)
6.2.1.5 Computer als Unterrichtsgegenstand (CUG)
6.2.1.6 Übersicht: Einsatzform – Eignungsbereiche
6.2.2 Alltag
6.2.2.1 Computereinsatz im Beruf
6.2.2.2 PCs und technische Geräte in Privathaushalten
6.2.2.3 Trends der Zukunft

7. Der Umgang mit dem Computer
7.1 Zugang zum Computer
7.1.1 Maschinen/Computerverständnis
7.1.1.1 der anthromorphe Typ (Typ I)
7.1.1.2 der prototypizistische Typ (Typ II)
7.1.1.3 der distanziert-elaborierte Typ (Typ III)
7.1.1.4 Vergleich Typ I – III
7.1.2 Mensch – Maschine – Beziehung
7.1.2.1 Die Funktion des Computers
7.1.2.2 Technikhörigkeit
7.1.2.3 Machtpositionen
7.1.2.4 Sucht
7.1.2.5 Ängste
7.1.2.6 Geschlechterspezifische Differenzen
7.2 Ziele im Umgang mit dem Computer
7.2.1 Kompetenzen
7.2.1.1 Technikkompetenz
7.2.1.2 Medienkompetenz
7.2.1.3 Soziale Kompetenzen
7.2.1.4 Kommunikation
7.2.1.5 Kritikfähigkeit
7.2.2 Lernverhalten
7.2.2.1 Lernmethoden
7.2.2.2 Informationsbeschaffung
7.2.2.3 Effizienzsteigerung
7.2.2.4 selbstinitiierter Lernerfolg

Teil II : Auswertung und Analyse der Umfrage zum
Computereinsatz an Lüneburger Schulen

8. Gegenstand der Untersuchung

9. Ziele der Befragung

10. Aufbau und Ablauf der Untersuchung
10.1 die Fragebögen
10.1.1 Fragebogen PC-Obmann
10.1.2 Fragebogen MathematiklehrerInnen
10.1.3 Schülerfragebogen
10.2 Technische und inhaltliche Vorbereitungen
10.3 Vor- und Nachteile der Befragungsform

11. Fazit und Konsequenzen

12. Basisdaten
12.1 Probandenverteilung
12.2 Altersverteilung

13. Auswertung der Fragebögen
13.1 Auswertung: Fragebögen PC-Obmann
13.1.1 Ausstattung, Versorgung
13.1.2 Computereinsatz, Nutzung, Angebote
13.2 Auswertung: Fragebögen MathematiklehrerInnen
13.2.1 Häufigkeit und Form des Einsatzes
13.2.2 Aneignung des Computerwissens und Erfahrung
13.2.3 Mathematik
13.2.3.1 Programme
13.2.3.2 Beurteilung
13.2.3.3 Mathematische Einsatzgebiete
13.2.4 Beurteilung des PC-Einsatzes
13.3 Auswertung: Fragebögen SchülerInnen
13.3.1 Computerbesitz
13.3.2 Erfahrung und Nutzung
13.3.3 Einschätzung Computerwissen/-können
13.3.4 Tätigkeiten
13.3.5 Beziehung zum Computer
13.3.6 Einsatz und Programme
13.3.7 Beurteilung Beruf

14. Schlussbemerkungen

Teil III: Ausbildung – Integration – Konzepte

15. Computerausbildung
15.1 schulische Vorbildung
15.2 universitäre Ausbildung
15.3 Ausbildung in der Dienststelle
15.4 externe Fort- und Weiterbildungsmaßnahmen

16. Computerintegration
16.1 Integrationsformen
16.1.1 Laborunterricht
16.1.2 Zentral-/Mobilrechner
16.1.3 Medienecken und Desktopscreening
16.1.4 e-Learning
16.1.5 Onlinelearning/Teleteaching
16.1.6 Übersicht: Vergleich der Integrationsformen
16.2 Netzwerk
16.2.1 Online-Netzwerke
16.2.2 Schulinterne Vernetzung
16.2.3 Nationales Schulnetz
16.3 Anwendungsbeispiele
16.3.1 Grundschule
16.3.2 andere Schulformen
16.3.3 Gruppen-/Partnerarbeit
16.3.4 Projektarbeit
16.3.5 Wochenplanarbeit
16.3.6 fächerübergreifender Unterricht
16.3.7 handlungsorientierter Unterricht
16.3.8 geschlechtshomogener Unterricht
16.3.9 Berufsorientierung

17. Schlussbemerkungen

18. Ausblick

19. Persönliche Stellungnahme des Autors

20. Literatur-, Artikel- und Webverzeichnis

21. Erklärung

Anhang
I. Fragebogen PC-Obmann
II. Fragebogen MathematiklehrerInnen
III. Fragebogen SchülerInnen
IV. Genehmigung der Bezirksregierung Lüneburg
V. Perl (CGI)-Script: Verarbeitung der Daten

1. Vorwort

Diese Arbeit wurde im Zeitraum vom 12.08. - 11.11.2002 als Examensarbeit im Fachbereich Erziehungswissenschaften der Universität Lüneburg im Rahmen des Studiums des Lehramtes für Grund-, Haupt- und Realschulen angefertigt.

Mein besonderer Dank gilt Herrn von Saldern, der mich als Gutachter in dieser Arbeit unterstützt und beraten hat und meiner Familie für Korrektur und Hilfestellung.

Des Weiteren bedanke ich mich bei den RektorInnen, LehrerInnen und SchülerInnen der Lüneburger Schulen für die Beantwortung der Fragebögen.

Um rechtzeitig zum Beginn der Bearbeitungszeit der Examensarbeit mit der Auswertung der Daten beginnen zu können, war es notwendig, frühzeitig mit der Umfrage an den Schulen zu beginnen, wobei mir die Brisanz der vorherrschend stressigen Situation an den Schulen nicht bewusst war.

So hatte ich mich entschieden, um eine möglichst große Datenmenge zu erhalten und diese auch mit wenig Arbeitsaufwand auswerten zu können, einen Server auf meinem PC einzurichten, so dass die Teilnehmer die Fragebögen online beantworten und die Daten auf meinem PC gespeichert und weiterverarbeitet werden konnten. Die Erstellung der Bögen und des Auswertungsprogramms nahm allerdings mehr Zeit in Anspruch, als geplant, so dass der Beginn der Umfrage in die letzte Schulwoche vor den Sommerferien und somit zusammen mit Zeugniskonferenzen und dem damit verbundenen Zeugnisstress fiel. Entsprechend schlecht fiel auch die Beteiligung an der Umfrage aus.

Danach waren zunächst 6 Wochen Schulferien abzuwarten. Zwei Wochen nach Ende der Sommerferien begann bereits die Bearbeitungszeit für diese Arbeit, was mich veranlasste, zusätzlich noch eine Papierversion persönlich an die Schulen zu bringen, wodurch die geplante Arbeitserleichterung entfiel und zusätzlich finanzielle Aufwendungen (Kopier-, Fax-, Telefon- und Benzinkosten) entstanden.

Diese Ereignisse hatten allerdings auch einen positiven Einfluss auf die Richtung meiner Arbeit: „Wieviel (kommunikations-) Technik braucht der Mensch ?“, „sind die Neuen Medien arbeitserleichternd oder eher hinderlich ?“. „Was nützen Maschinen, wenn man im Notfall doch alles selber machen muss ?“

Im Hinblick auf den späteren, eigenen Einsatz im Unterricht, indem es gilt, verschiedene Lernmethoden anzuwenden, eine Auswahl der „richtigen“, bzw. angemessenen Methode zu treffen und je nach Unterrichtsinhalt oder –ziel gegebenenfalls auch eine Entscheidung gegen den Computer zu fällen, bekommen diese Fragen eine entscheidende Bedeutung.

2. Mein persönliches Interesse

Ich beschäftige mich seit ca. 12 Jahren mit Computern. Anfangs nur mit Computerspielen auf dem Commodore64 und dem Atari^[1], später dann erste Programmierversuche auf einem VC 20 und später auf Personal Computern und im Informatikunterricht meiner Schule.

Seit ca. 6 Jahren beschäftige ich mich täglich mit verschiedenen Programmiersprachen, Computerprogrammen und dem Internet, habe Unterricht am Computer erteilt, für Firmen Internetseiten erstellt und in einem Call-Center ein Netzwerk betreut.

Trotz dieser intensiven Auseinandersetzung mit dem Medium Computer, was heutzutage bis zu 8 Stunden pro Tag bedeuten kann, hatte ich häufig das Gefühl, der Entwicklung nicht folgen zu können und - um auf dem Laufenden (“up to date“) zu bleiben - noch zu wenig Zeit zu investieren. Die schnelle Entwicklung dieses Mediums erfordert eine ständige Auseinandersetzung, die meiner Meinung nach nur eingeschränkt möglich ist. Während der Ausführung der oben beschriebenen Tätigkeiten, habe ich häufig feststellen müssen, dass die Nutzung des Computers auf unerfahrene Anwender frustierende, komplizierende und resignierende Auswirkungen hat. Da ich allerdings selber kein Gegner von PCs bin und auch den Computereinsatz im Unterricht für sinnvoll halte, möchte ich mit dieser Arbeit versuchen, neue Anreize und Möglichkeiten im Umgang mit dem Computer zu schaffen.

Des Weiteren erhoffe auch ich mir Erkenntnisse zu gewinnen, die ich später für den eigenen Unterricht verwerten kann. Hierbei interessieren mich besonders Einstellungen und Ängste der Schüler gegenüber dem Computer, bzw. die Auseinandersetzung von Computeranfängern mit dem PC, da man als Unterrichtender mit langjähriger Erfahrung und Beschäftigung mit dem Computer diese Aspekte leicht übersehen oder Probleme teilweise schwer nachvollziehen kann, wenn sie für einen selbst nicht bestehen.

Ferner möchte ich durch mich durch die intensive Auseinandersetzung mit diesem Thema und die Recherche zu den einzelnen Teilgebieten über bereits existierende Projekte und Möglichkeiten informieren, um entweder sofort oder später in diese Projekte einzusteigen (bei einigen Angeboten hat dies bereits stattgefunden) oder Ressourcen zu nutzen.

3. Einleitung

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Thema: „Computereinsatz im Unterricht“. Im Gegensatz zu vielen bereits verfassten Arbeiten zu diesem Thema, soll es hierbei allerdings nicht in erster Linie darum gehen, was man mit Computern im Unterricht alles machen kann, welch riesiges Softwareangebot vorhanden ist und wie sich der Unterricht Stück für Stück durch den Ersatz des Lehrers durch den Computer zum “Ideal“-Unterricht entwickelt. In dieser Arbeit sollen Dogmen der Computerindustrie und dem aktuellen „Gesellschafts-Technik-Wahn“ kritisch hinterfragt, analysiert und realistisch abgebildet werden.

Die Ausstattung der Schulen mit neuster Computertechnologie, Anschluss an das Internet und die Grundversorgung aller Schulen mit PCs nehmen einen großen Stellenwert im Bildungssystem und an den Schulen selbst ein^[1]. Die Ausbildung der Lehrer zu fachkompetenten Betreuern, die sinnvolle, bzw. sinngerechte Nutzung der Neuen Medien, das subjektive Verhältnis des Menschen zur Maschine und die gewaltige Diskrepanz zwischen „Ist“ und „Soll“ nicht^[2].

Der Inhalt dieser Arbeit soll - aufgrund dieser Missstände - eine Art Evaluation des Computereinsatzes im Unterricht darstellen. Hierzu ist die Analyse der aktuellen Situation an den Schulen, das Erkennen von Problemen und daraus resultierende, konzeptuelle Neuvorschläge notwendig.

Um die aktuelle Situation zu erfassen, wurde für diese Arbeit exemplarisch eine Umfrage an Lüneburger Schulen durchgeführt, die sowohl Aufschluss über die Ausstattung der Schulen, den Einsatz im Unterricht und die Nutzung durch die Lehrkräfte, als auch über die persönlichen Nutzungsgewohnheiten und Einstellungen der Schüler gegenüber dem PC gibt. Um den Umfang der Befragung etwas zu reduzieren, wurde der Schwerpunkt der Umfrage auf die Mathematik gelegt, zumal dieses Fach den Ursprung des Computerzeitalters darstellt und somit die meisten Erkenntnisse und Erfahrungen zu erwarten waren. Ebenfalls aus Gründen des zu reduzierenden Umfangs und des geringen zu erwartenden Erfahrungsschatzes ist auf die Schulformen Grundschule und Orientierungsstufe verzichtet worden.

In den drei Teilen dieser Arbeit soll ein Bogen vom Computer als Lerngegenstand und den damit verbundenen Möglichkeiten aber auch Schwierigkeiten im Unterrichtseinsatz, sowie die – den Computerunterricht beeinflussenden – Faktoren über die Untersuchung der tatsächlichen Umsetzung und Anwendung dieser neuen Lernformen in der Praxis und die notwendigen Medienkompetenzen für Gesellschaft und Beruf hin zu Überlegungen bezüglich der sinnvollen Integration neuer Medien in den Unterricht und praktischen Anwendungsmöglichkeiten geschlagen werden.

Betrachtet man bei der rasanten Entwicklung der Neuen Medien die Anforderungen an Lehrer und Schüler, welche - trotz eventuell fehlendem Interesse - gezwungen sind, den Computer in seiner heutigen Komplexität zu beherrschen, so stellt sich die Frage, wie oder in welchem Umfang das leistbar ist.

Es wird zwar nicht erwartet, dass Lehrer oder Schüler Anwendungen programmieren können, doch erfordert auch der sinnvolle und arbeitsersparende oder -einsparende Umgang mit vorhandenen Programmen ein gewisses Verständnis des Computers, besonders im Hinblick auf den Einsatz im Unterricht und auf die häufig unkalkulierbaren Zwischenfälle wie “schwere Ausnahmefehler“, Programmabstürze oder besondere Wünsche der Schüler.

Ist zunächst die Angst vor dem Computer überwunden, so wird die Vielzahl der Möglichkeiten und damit die Orientierungslosigkeit und Unsicherheit sichtbar. Viel zu schnell soll der Computer als Hilfsmittel eingesetzt werden, ist nicht mehr Gegenstand des Lernens selbst. Gesamtzusammenhänge, Aufbau und logische Struktur eines Programmes sind beim Lernprozess nicht erkannt worden, lediglich spezifische Abläufe zur Erreichung eines bestimmten Zieles sind bekannt.

Bei Problemen wird durch Kontaktieren eines Kollegen oder Verwandten Abhilfe geschaffen, der die richtige Tastenkombination im Kopf hat, die beim nächsten, ähnlichen Problem allerdings nicht mehr greift. Der Kollege wird erneut kontaktiert.

Die Frage wird also laut, was man am Computer können muss, wozu er hauptsächlich gebraucht wird und was im Mittelpunkt des Lernens am und mit dem Computer stehen soll. Hierbei kann es sicherlich nicht in erster Linie darum gehen, die neuesten Geräte mit der umfangreichsten und teuersten Software zur Verfügung zu haben. Dieser Bereich wird durch verschiedene Projekte betreut und durch Sponsoren finanziell versorgt. Betrachtet man z.B. die Sponsorenleistungen seit Beginn (2000) des Aktionsprogrammes n-21, so sind von den bisher gespendeten 13.899.436 Euro 10,5 Mio € für die Ausstattung der Schulen mit Medien, lediglich 1,5 Mio € für die Ausbildung verwendet worden^[3].

Der PC erfordert allerdings mehr als jedes andere Medium die fachgerechte Auseinandersetzung (Vgl. SCHWICHTENBERG/BÜTTNER, S.104). Im Zeitalter des Internets bekommen Themen wie Medienkompetenz, Medienmanipulation oder Desinformation eine schwergewichtige Bedeutung. Im Gegensatz zu alten Medien (Filme, Bücher, Tonmedien, etc.) gibt es im Internet die Möglichkeit der Veröffentlichung für Jedermann, ohne Zensur, ohne Kontrolle.

Um so wichtiger wird ein verantwortungsbewusster und kritischer Umgang mit den Neuen Medien.

Da der Computer ein sehr junges, aber gleichzeitig sehr komplexes Medium darstellt, fällt das Erlernen und damit der Einsatz im Unterricht schwer. Die Ausbildung am Computer erfordert finanzielle und zeitliche Investitionen sowohl der Lehrkräfte, als auch für die Schulen. Für den sinnvollen Computereinsatz existieren in didaktischer und methodischer Hinsicht wenig Konzepte, Erfahrungen oder Erkenntnisse, da durch den seltenen Einsatz davon bisher wenig erstellt, bzw. gemacht wurden.

Die technologische Entwicklung und die gesellschaftlichen Anforderungen erwarten allerdings eine intensive Auseinandersetzung mit dem Medium Computer und die Integration in den Unterricht. Folglich sind auch das Erstellen und Überarbeiten von Richtlinien, Lehrplänen, Konzepten und die Ausbildung der Lehrkräfte erforderlich, um Schülern den Umgang mit den Neuen Medien vertraut zu machen, ihnen neue Lernwege zu eröffnen und auf eine spätere berufliche Tätigkeit am Computer vorzubereiten.

4. Zielsetzung dieser Arbeit

Es soll in dieser Arbeit weder Kritik an dem momentan vorherrschenden „Technik-Boom“ geübt, noch soll eine Schuldzusprechung für die Vernachlässigung der Ausbildung am Computer vorgenommen werden. Mit der Absicht, einen ausgewogenen und sinnvollen Einsatz des Computers und anderer Neuer Medien im Unterricht zu gewährleisten, sollen vorhandene didaktische Überlegungen und technische Ressourcen untersucht, überdacht und im Abgleich mit dem tatsächlichen Einsatz im Unterricht, den Anforderungen der Gesellschaft und der Berufswelt und den Möglichkeiten von Lehrern und Schülern im Umgang mit dem PC zu neuen Konzepten führen.

Sowohl Lehrer, die den PC bisher nicht oder wenig im Unterricht verwendet haben, als auch Lehrer, die den PC sinnvoller einsetzen möchten, sollen hier Anregungen erhalten. Hierbei sind sowohl technische Aspekte, als auch die möglichen didaktischen Integrationsformen von Computern in den Unterricht und unterschiedliche Zugangs- und Umgangsformen von vordergründigem Interesse.

Diese Arbeit soll sowohl die oben beschriebene Analyse der aktuellen Situation bieten, kann aber ebenfalls als Handlungsanleitung für den Umgang mit dem PC, Denkanstoß oder Fort- und Weiterbildungsmöglichkeit genutzt werden. Hierzu sind mit einem Extra!: gekennzeichnete Abschnitte eingefügt, die tiefergehende Informationen enthalten.

Da davon auszugehen ist, dass die Computersprache einen Nichtfachmann verwirrt oder gar verängstigt und ein Experte dieser nicht bedarf, wurde versucht, das Vokabular und Sachzusammenhänge in leicht verständlicher Weise zu verwenden und darzustellen.

Ziel dieser Arbeit ist ein evaluatorischer Beitrag zum Computereinsatz im Unterricht.

5. Der Computer

Was ist das eigentlich für eine Maschine, die dem Menschen innerhalb weniger Jahrzehnte^[1] über den Kopf gewachsen zu sein scheint ? Was steckt hinter dem Mysterium PC, in dessen Bann viele junge Menschen gezogen werden, während ältere Ängste aufbauen und aufgrund der Komplexität und den anscheinend nicht zu bewältigenden technischen Anforderungen resignieren.

Überall auf der Welt besteht eine leidenschaftliche Liebe zwischen Kindern und Computern. Ich hab in Afrika, Asien und Amerika mit Kindern und Computern gearbeitet, in Großstädten, Vorstädten, auf Farmen und im Dschungel. Ich habe mit armen Kindern gearbeitet, wie auch mit reichen; mit Kindern belesener Eltern und mit Kindern von Analphabeten. Doch diese Unterschiede scheinen ohne Belang zu sein. Bei praktisch allen Kindern sehe ich denselben Glanz in den Augen, den Wunsch, sich dieses Ding anzueignen. Und sie wollen es nicht nur, sondern wissen im Innersten, dass ihnen diese Technik bereits gehört. Sie wissen, dass sie sie leichter und selbstverständlicher beherrschen können als ihre Eltern. Sie wissen, dass sie die Computergeneration sind. (PAPERT, S.11)

In diesem Kapitel sollen die Entstehung, Aufbau und Funktion des Computers auf eine möglichst anschauliche und leicht zu verstehende Art dargestellt werden, um auch einem Laien eine Vorstellung von der verfeinerten Maschine: Computer zu ermöglichen und eventuelle Aversionen zu überdenken. Durch die Verfolgung ihrer genetischen Entwicklung werden die Zusammensetzung und Sinnintention des Computers, die Routinisierung und Erleichterung von Arbeitsvorgängen durch Speicherung und die Funktion des Computers für den Menschen nachvollziehbar.

5.1 Evolution einer Maschine

Am Anfang waren Schalter. Schalter, die man an oder ausschalten konnte. Schaltete man einen Schalter ein, so wurde ein Schaltkreis mit Strom versorgt, sonst nicht. An diesem simplen Prinzip hat sich bis heute nichts geändert

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Betrachtet man die erste elektronische Rechenmaschine ENIAC, die mit einem Gewicht von 27 Tonnen, 18.000 Röhren (Schaltelemente) und 500.000 Lötverbindungen in einem Raum mit 18 x 7,5 Metern stand und gerade mal 20 zehnstellige Zahlen speichern konnte (WEB-V 3), so wirkt dies im Vergleich zu heutigen Rechnern geradezu ’komisch’.

Die Programmierung der Maschine bestand darin, Kabelverbindungen und Schalter auf Schalttafeln zu stecken, was sehr mühselig war und oft Frauen überlassen wurde. Dass eine Maschine dieser Größenordnung, mit einem Verbrauch von 174.000 Watt keine handliche und kostengünstige Anlage für die Heimanwendung darstellte, lässt sich leicht einsehen.

Dachte man anfangs noch, man müsse die Maschinen noch vergrößern, um mehr Leistung zu erhalten, so stellte man nach der Erfindung von Transistoren (kleine, leistungsfähige und wenig störanfällige Steuerelemente) fest, dass die Zukunft in kleineren Rechnern lag. Diese Rechner waren allerdings nur kleiner als die ENIAC. Die Firma IBM, von welcher auch heute noch die meisten Rechner stammen, baute Großrechner für 12.000 $, Die Firma Digital Rechner für 5.000 - 20.000 $ (je nach Ausstattung), was für Rechner damals schon billig war. Aufgrund der Größe und des Preises hatte man an die Heimanwendung allerdings nie gedacht.

Die anwenderfreundliche Rechnergeneration und der spätere Einzug in die Privathaushalte begann mit Erfindung des Mikroprozessors 4004 der Firma Intel, als programmierbaren Universalschaltkreis, den Ted Hoff als Alternative zu den Chipsätzen in Taschenrechnern erfunden hatte, zunächst aber gar keine Verwendung und Abnehmer fand. Dieser Prozessor stellte die Grundlage der folgenden Rechner dar und hat die heutige Entwicklung der PCs bestimmt, da er sich seit der Erfindung nur noch in der Leistungsfähigkeit (durch Erhöhung der Transistorenanzahl, Taktfrequenz, etc.) verbessert hat. Er bildet das Herzstück jeden Rechners, durch ihn müssen alle Daten hindurch; und dennoch geschieht im Prinzip nichts anderes als Strom an oder Strom aus^[2].

5.2 Aufbau und Funktion

Die in 5.1 beschriebene Entwicklung der Chipsätze zog auch immer eine Weiterentwicklung und Erweiterung der Ein- und Ausgabegeräte nach sich. Anfangs gab es nur Leuchtdioden und die oben beschriebenen Schalter, später Tastaturen, Laufwerke, Speicherbausteine, Monitore, Lichtgriffel(Lightpen), Drucker, etc. Heutzutage kommen noch Peripherie-Geräte wie, Scanner, Beamer, Webcams, Steuerelemente wie die Maus, Joysticks, Datenhandschuhe, Sprachsteuerung und andere Anschlussgeräte wie z.B. Chipkartenleser, Textpads, Fingerprinter, etc. hinzu.

Es ist heute nicht mehr notwendig - und auch teilweise nicht mehr möglich - sich mit der Anatomie dieser Geräte auszukennen. Die meisten Geräte sind von der Ausstattung mit Knöpfen und Schaltern her bewusst einfach gehalten, um Fehlbedienungen durch den Anwender möglichst gering zu halten. Die Bedienung erfolgt über die zugehörige Software, wodurch eine physische Trennung des Anwenders vom peripheren Gerät geschaffen wird.

Dieser Vorteil dient einerseits der Vermeidung von unnötigen Störungen, andererseits fördert dieser Trend die Undurchschaubarkeit der Geräte und damit einhergehend die Unwissenheit der Benutzer, wenn einmal etwas kaputt geht.

„Früher war es üblich, dass man in eine Maschine hineinsehen und eine Vorstellung von ihrer Funktionsweise gewinnen konnte (oder davon, was nicht funktionierte, wenn sie außer Betrieb war).“ (PAPERT, S.40). Was also ist der Ausweg aus dieser Situation ?

Sicherlich ist ein Eingriff in den Rechner für den Laien in der heutigen Zeit nicht mehr ratsam, da außer dem Einbau von PCI-Steckkarten^[3] oder Laufwerken ein Eingriff ohne spezielles Elektrotechnikmaterial gar nicht mehr möglich ist, bzw. zur Zerstörung der feinen Elektronik führt. Was allerdings auf keinen Fall hinderlich ist, ist die Auseinandersetzung mit dem Aufbau eines Rechners. Hierzu reicht es oft schon, das Rechnergehäuse einmal aufzuschrauben und einen Blick in das Innere zu werfen. Hierbei wird nichts beschädigt und nach der Erforschung des Innenlebens und der eventuell gelungenen Zuordnung einzelner Teile gehen möglicherweise erste Hemmungen verloren.

Sollte dieser Vorgang zu zeitaufwendig erscheinen oder gelingt die Zuordnung einiger Teile nicht, so kann das Studium folgender Grafik vielleicht hilfreich sein.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.2 PC-Innenraum

Ein weiterer Aspekt des Computers, den es zu berücksichtigen gilt, ist die Frage nach der Funktionsweise. Wie 'kommunizieren' einzelne Teile des Rechners miteinander ? Woher 'weiß' der PC, wann er was zu tun hat ? Um diese Frage beantworten zu können, kehren wir zurück zu den in 5.1 beschriebenen Schaltern. Wie kann man mit Schaltern, welche entweder an oder aus sein können z.B. einen Buchstaben darstellen ? Hierzu entwickelte man den Binär-Code, einen Code, der nur aus 2 Zeichen aufgebaut ist, der 0 und der 1. Jedes Zeichen bekam eine 8-stellige Zahl zugeordnet und konnte somit eindeutig identifiziert werden.

Beispiel-Tabelle:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tab.1 Binär-Code: Alphabet

Extra!: Jede Einheit des Codes (0 oder 1) wird als ein Bit bezeichnet, 8-Bits sind 1 Byte. Erstellt man z.B. eine einfache Textdatei mit dem Windows-Editor^[4], die nur einen Buchstaben enthält, so hat diese Datei die Größe: 1 Byte. (Bei einem Word-Dokument funktioniert dies nicht, da noch andere Informationen in der Datei gespeichert werden.)

Mit Hilfe dieses Codes ist es möglich, empfangene Daten, bzw. Befehle durch Übersetzung im Mikrochip an die gewünschten Geräte (z.B. Monitor, Festplatte, Drucker, etc.) zu senden.

Die jeweiligen Geräte visualisieren dann diesen Code in einer für den Benutzer erkennbaren Form, wie z.B. der Schrift.

Extra!: Auch die Farbinformationen von Bildern werden in einen Code

umgewandelt, was das Bearbeiten und Darstellen dergleichen ermöglicht.

Dieser Blick ‚hinter die Kulisse’ vermittelt erste Vertrautheit mit dem Computer, der vom Prinzip seines Aufbaus und seiner Funktion her recht einfach ist, durch die Notwendigkeit der Platzreduzierung und der damit verbundenen Mikro-Verfeinerung der einzelnen Elemente allerdings schwieriger zu erfassen scheint.

5.3 Computerprogramme

Computerprogramme ermöglichen dem Benutzer die Bedienung des Computers in einer ihm verständlichen Sprache und übersetzen diese in Maschinensprache. Sie dienen dazu, bestimmte Abläufe auszuführen, zu vereinfachen oder zu routinisieren. Nach der Eingabe durch den Benutzer (z.B. durch das Drücken einer Taste) wird entweder ein einzelner Befehl ausgeführt (z.B. das Schreiben eines Buchstabens), es wird ein einzelner Prozess ausgeführt (z.B. das Ausdrucken einer Seite) oder es wird eine schleifenförmige Programmroutine in Gang gesetzt, die erst durch eine weitere Eingabe des Benutzers gestoppt wird.

5.3.1 Aufbau

Am Anfang bestanden Programme aus den in 5.1 beschriebenen Steckverbindungen, später aus Zeilen im Textformat und heutzutage haben sie eine grafische Oberfläche (àWindows-programme).

Das Wissen über den Aufbau eines Programmes ist für den normalen Anwender nicht mehr notwendig, hilft aber dabei, ein Verständnis von auftretenden Programmfehlern zu erlangen und eventuell einen Sinn in Fehlermeldungen zu erkennen, selbst wenn dies oft nicht nötig ist, da meistens keine Optionen zur Fehlerbehebung angeboten werden sondern lediglich das Beenden des Programms oder eine Neustart des Computers Abhilfe verschafft.

Um den Aufbau eines Programmes zu erläutern ist der Rückgriff auf alte Informatikprogramme^[5] am besten geeignet, da es sich bei diesen Programmen um Programmiersprachen mit offen erkennbaren Strukturen mit überschaubarem Quellcode („...aus Befehlen und Abfragen aufgebauter Programmcode...“ www.computerlexikon.com) handelt.

Aus Gründen der Transparenz und Plastizität ist für das folgende Beispiel die deutsche Sprache verwendet und auf korrekte Notation verzichtet worden.

Die Zeilen des Programmbeispieles werden durchnummeriert, um dem Computer eine Orientierung im Programm zu ermöglichen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Dieses einfache Programm verdeutlicht auf anschauliche Art, wie ein Programm aufgebaut ist und funktioniert. Der Computer durchläuft die einzelnen Zeilen Schritt für Schritt und führt die Befehle aus, die in der jeweiligen Zeile stehen.

Bei diesen einfachen Programmen sind Fehler nahezu ausgeschlossen, je komplexer und umfangreicher ein Programm jedoch wird, um so mehr Fehlerquellen entstehen.

Extra!: Um ein Programm überschaubar zu halten, wird es in viele kleinere

Unterprogramme (Subroutinen oder Prozeduren) aufgeteilt, die einzeln

bearbeitet werden können und nur bei Bedarf vom Hauptprogramm

aufgerufen werden.

5.3.2 Funktionsweise

Ein Programm bietet die in 5.3 beschriebenen Routinen, die es ermöglichen, die vom Anwender gewünschten Prozesse auszuführen. Je mehr Freiheiten - also Optionen - dem Anwender zur Verfügung gestellt werden, je mehr Probleme können auftreten, denn es muss jede Eventualität, jede mögliche Kombination von Eingaben durch den Anwender berücksichtigt werden.

Extra!: Aus diesem Grunde gibt es bei guten Systemhäusern Personengruppen,

die zahlreiche Tests durchführen, um diese Anwendervariabilität zu simulieren. Viele Programme durchlaufen danach noch einmal den sogenannten Beta-Test, in dem das Programm als Vorab-Version den Kunden zur Verfügung

gestellt wird^[6] und von der aus - in der Testphase auftretende - Fehler an die Programmentwickler übermittelt werden^[7].

Die folgende grafische Darstellung eines Programmablaufes soll verdeutlichen, wie es zu Programmfehlern kommt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die mit gekennzeichneten Felder zeigen Fehler in der Programmierung an. Diese können sowohl logische Fehler sein, die durch Denkfehler des Programmierers entstanden sind, es können Programmlücken sein, also bestimmte Fallsituationen, die beim Programmieren vergessen oder nicht bedacht wurden oder Routinen(Schleifen), in denen das Programm ‚hängen’ bleibt, weil ein Prozess dauerhaft wiederholt wird und nicht abgebrochen werden kann. Hierbei spricht man auch vom ‚Festfrieren’ (Freeze).

Extra!: In den Programmiersprachen gibt es fast immer eine streng vorgeschriebene Schreibweise, so dass Fehler auch durch ein eventuell falsches Zeichen entstehen können. Ebenfalls können Fehler auftreten, wenn falsche Variablentypen miteinander verbunden werden (z.B.: Multipliziere: „Peter“ x 25), Rechenregeln verletzt werden (siehe Abbildung: Rechne: 5:0) oder das Programm versucht, mit nicht vorhandenen Programmteilen zu agieren (siehe Abbildung: Öffne Datei ???)

Das zuverlässige Funktionieren von Programmen ist also immer von vielen verschiedenen Faktoren abhängig:

- ‚Saubere’ Programmierung: à gut strukturiert
- richtige Schreibweise
- alle möglichen Fallsituationen bedacht
- Programmausstieg jederzeit möglich
- Komplexität des Programmes: à logischer und überschaubarer Aufbau des Programmes
- sinnvolle Einteilung in/der Unterprogramme
- wenn möglich, Reduzierung des Umfangs auf das Nötigste
- Reparaturmöglichkeiten: à Update-Möglichkeit des Programmes
- Patches (=Pflaster)
- vereinzelt auch Quellcode-Zugang
- Testphasen: à vor dem Verkauf (Alpha- + Beta-Tests)
- durch Anwender
- durch neutrale Fremdfirmen
- Kompatibilität: à Zusammenwirken des Programmes mit anderen

Programmen, Geräten (z.B. Scanner, Drucker,

Grafikkarte etc.) und gemeinsam genutzten

Systemprogrammen und -resourcen

6. Computereinsatz

Um einen zweckmäßigen Computereinsatz im Unterricht gewährleisten zu können, ist es notwendig, sich über die Möglichkeiten und die gewünschten Ziele dieses Einsatzes bewusst zu werden. Hierbei spielen sowohl die verschiedenen Programm- und die damit verbundenen Lernformen, als auch die Einsatzformen des Computers eine wichtige Rolle. Letzteres betrifft besonders die Schwerpunktsetzung und damit eine der wichtigen Fragestellungen im 2. und 3. Teil dieser Arbeit, ob der Computer selbst Gegenstand des Unterrichts oder nur Hilfsmittel und Unterstützung zum Lernen sein soll und ob diese Aspekte getrennt voneinander (z.B. in verschiedenen Arbeitsgemeinschaften) oder parallel behandelt werden sollen.

Neben den technisch-methodischen Gesichtspunkten müssen das Computerverständnis, die jeweiligen Vorerfahrungen von Schülern und Lehrern im Umgang mit dem Computer und daraus resultierend die verschiedenen Zugangsformen zum PC berücksichtigt werden.

Der effektive Computereinsatz richtet sich nach folgenden Kriterien:

- Ausstattung der Schule (Anzahl der Rechner, Labor oder Klassenzimmer, etc.)
- Vorhandene PC-Programme
- Lehrer/Schülerkompetenz im Umgang mit dem PC und evtl. auftretenden Fehlern
- Ausgewählte Einsatzformen mit klarer Zielformulierung
- Methodisch-didaktische Überlegungen
- Nachvollziehbarer Unterrichtsaufbau mit kontextbezogenen Inhalten
- Lernerfolgskontrolle, Feedback, Reflexion
- Effektivitätsvergleiche mit computerfreiem Unterricht
- Rahmenrichtlinien

Da die Ausstattung der Schulen sehr differiert und die rasante technische Entwicklung der Geräte im Prinzip eine ständige Fluktuation des Bestandes nötig macht, wird auf konkrete Angaben und Vorschläge zu diesem Gebiet verzichtet. Eine Grundausstattung ist in vielen Schulen vorhanden, in manchen Schulen ist die Technik sogar auf dem neuesten Stand. Der aktuelle Entwicklungsstand (2002) macht für eine zukunftsorientierte Ausbildung am Rechner den Umgang mit Windows-Rechnern und Programmen der Microsoft-Office-Gruppe8, sowie mit unterschiedlicher Lernsoftware notwendig (Vgl. WEB-V 11.[1]+[2], S.15 f.), Betriebssysteme wie Mac/OS und Linux gewinnen allerdings immer mehr an Bedeutung, da sie den Windows-Rechnern in bestimmten Gebieten (z.B. Multimedia/Grafik, Netzwerktechnik, Stabilität, etc.) überlegen sind.

Die Auseinandersetzung mit älteren Geräten ist sicherlich zum Verständnis der Computerentwicklung oder in Form eines Projektes förderlich, sicherlich aber im Hinblick auf Zeitmangel und Zukunftsorientierung nachrangig anzusehen.

6.1 Programmtypen

Die Auswahlmöglichkeiten in Bezug auf verschiedene Programmtypen ist oft durch das karge Software-Angebot an den Schulen beschränkt. Dies hängt einerseits mit dem finanziellen Aufwand für neue Programme, anderseits mit einer gewissen Monopol-Stellung gewisser Programm-Anbieter zusammen. Ein letzter Aspekt ist die Unwissenheit von der Existenz anderer Programme durch fehlende Aufklärung.

Aufgrund dieses Missstandes kommen spezielle Programmtypen im Schulunterricht nicht zum Einsatz, obwohl sie aus lerntheoretischer Sicht vielleicht geeigneter sind als andere Programme, welche möglicherweise - aufgrund fehlendem Nutzen - zur Abneigung mancher Lehrkraft gegenüber dem Computereinsatz geführt haben.

Im folgenden werden verschiedene Programmtypen mit ihren charakteristischen Merkmalen dargestellt und im Hinblick auf Lernaspekte beurteilt.

6.1.1 Werkzeugprogramme (TOOL)

Werkzeugprogramme sind die gebräuchlichste Form von Computerprogrammen, da sie zu vielen Computern beim Kauf als vorinstallierte Software mitgeliefert werden oder Bestandteile des Betriebssystems sind. Sie dienen, wie der Name schon sagt, als Werkzeuge für allgemeine Tätigkeiten, wie Schreiben, Rechnen, Zeichnen, etc.

Sie zeichnen sich durch vielfältige Nutzungsmöglichkeiten im jeweiligen Handlungsgebiet aus. Solche Werkzeugprogramme haben allerdings keinerlei Lernintention, sie können lediglich unterstützend und arbeitserleichternd im Lernprozess wirken. In Schulen dominieren diese Programme (Vgl.13.2.3.1), was im Hinblick auf spätere berufliche Tätigkeiten sicherlich gerechtfertigt ist, die Nutzung des Computers als Lerngegenstand allerdings vernachlässigt.

6.1.2 Übungsprogramme

Übungsprogramme stellen die einfachste Form von Lernprogrammen dar, da „...,bereits vorhandenes Wissen durch wiederholtes Üben (gefestigt wird, LeWa)“(COTTMANN, S.229). Bei diesen Programmen handelt es sich um Frage und Antwortprogramme, bei denen der Computer Fragen stellt (z.B. Vokabeltraining) und der Schüler antwortet. Hierbei gibt es meistens Kontrollsysteme, die Fehler und richtige Antworten zählen, bzw. die richtige Antwort bei Falscheingabe anzeigen.

Die Übungsprogramme lassen sich hierarchisch in drei Unterkategorien ordnen, von simplen Drill & Practice-Programmen über Tutorielle Systeme hin zu spielerischen Lernprogrammen.

6.1.2.1 Drill & Practice (D&P)

Die Drill & Practice-Programme sind die einfachste Form der Übungsprogramme, aus dem „...behavioristischen Übungsbegriff...“ (COTTMANN, S.230) entstanden und bauen auf das Reiz-Reaktionsschema von Pawlow und Watson, bzw. auf die operante Konditionierung von Skinner10 auf.

Hiernach findet Lernen durch das ständige Wiederholen einer Aufgabe statt, bis eine Verhaltensänderung eintritt, wobei weder der Lernweg noch das Verständnis der Aufgabe und der richtigen Lösung von Bedeutung ist. „Im Extremfall kann der Schüler die Antwort erraten; ob er jedoch in dem Falle etwas gelernt hat und tatsächlich den Soll-Wert erreicht hat, ist mehr als fraglich.“(COTTMANN, S.230).

Drill & Practice-Programme sollen durch positive Bestärkung bei richtigen Antworten und negative Rückmeldungen bei falschen Antworten zum Lernerfolg führen, was von COTTMANN bezweifelt wird. „Diese Kommunikation ist stets einseitig, denn der Nutzer hat keinen Einfluss auf den KommunikationsverlaufDie ursprüngliche Intention von Kommunikation, nämlich der Austausch von Informationen, ist hier nicht mehr erkennbar.“(COTTMANN, S.230).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Watson und Pawlow aufbauten und den Begriff ‚operante Konditionierung’ prägten. Skinners

Theorien distanzieren sich vom Trial and Error-Prinzip ab. Er geht von - durch Motivation

geleiteten - Zufallserfolgen aus, die eine Verhaltensänderung zur Folge haben.

Das hier dargestellte Programm stellt die Grundfunktion eines Drill & Practice Programmes dar, einzelne Programme sind natürlich komplexer aufgebaut, in Grafische Umgebungen eingebettet und können auch andere Gebiete, wie z.B. das Trainieren auditiver oder visueller Wahrnehmung, etc. umfassen.

6.1.2.2 Tutorielle Systeme (TUT)

Gegenüber den Drill & Practice-Programmen gibt es bei den tutoriellen Systemen für den Schüler die Möglichkeit, sich bei gewissen Verständnisschwierigkeiten Hilfe zu holen, Nebeninformationen zu erhalten und gegebenenfalls eine Übung zu wiederholen oder auszulassen. Tutorielle Systeme erlauben dem Schüler, während des Programmablaufes zu intervenieren und sich parallel mit kontextbezogenen Informationen auseinander zu setzen. Somit wird nicht nur die richtige Antwort für eine vom Computer gestellte Aufgabe gefunden, sondern auch das Verständnis, warum dies die richtige Lösung ist, gefördert. COTTMANN merkt hierzu an: „Die Hilfefunktionen und das Angebot mehrerer Lernwege sollen das Prinzip des individualisierten Lernens ermöglichen. Die Programme werden diesem Anspruch aber nicht gerecht, da in jedem Fall einer der vorgezeichneten Lernwege gewählt werden muss, um das Programm durchlaufen zu können.“(COTTMANN, S.234).

Beispiel für ein Tutorielles System:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

In diesem Beispiel werden nacheinander, ähnlich des Drill & Practice-Prinzips Fragen gestellt, zu deren Beantwortung jederzeit weitere Informationen zur Verfügung stehen. Die Gefahr dieser Programmform ist, dass „...Kinder verunsichert werden (können, LeWa), da sinngemäß richtige Antworten nicht akzeptiert werden und das Programm sie als falsch bewertet. Dies kann rasch zu Frustration führen, da den Schülern die Fehlerquelle nicht bewusst ist.“(COTTMANN, S.234)

6.1.2.3 Spielerische Lernprogramme (SPL)

Spielerische Lernprogramme zeichnen sich durch eine Kombination aus Spielen und Lernen aus, wobei die intrinsische11 Motivation der Schüler zum Spielen am Computer genutzt wird, indem die Lerninhalte in ein solches Spiel ‚verpackt’ werden.

Durch die spielerische Aufmachung eines Lernprogrammes wird die Neugierde der Schüler geweckt, sie fühlen sich herausgefordert, können oft die Schwierigkeit des Lernspiels selbst bestimmen und erhalten somit Kontrollmöglichkeiten (Vgl. COTTMANN, S.235), sowohl über den Spielverlauf, als auch über das Lerntempo.

Außer dem Vorteil, dass Schüler an dieser Form von Lernprogrammen aus eigenem Antrieb heraus interessiert sind, stellt die Einbettung der Lerninhalte in ein Spiel einen kontextbezogenen Zusammenhang dar, da einzelne Aspekte in einer Art (Spiel-) Geschichte zu sinnvollen - meist aufeinander bezogenen oder aufeinander aufbauenden – Beziehungen zusammengefügt werden. „...spielerische Lernprogramme integrieren den Lerninhalt in die Spielhandlung, so dass eine zusammenhängende Geschichte entsteht.“(COTTMANN,S.237)

Ein weiterer Vorteil heutiger Übungsprogramme, besonders der spielerischen Lernprogramme und der im folgenden beschriebenen Simulationsprogramme und Hypermedia Lernumgebungen, ist die größtenteils realistische Darstellungsmöglichkeit von Bildern und Tönen oder gar kompletten Videosequenzen.

Hierdurch wird dem Schüler ein echtes Abbild des Lerngegenstandes vermittelt und ermöglicht ihm, vielfältigere Assoziationen zu diesem Gegenstand aufzubauen, als es z.B. die rein textliche Aneignung eines Stoffes erlaubt.

Nachteile dieses Programmtyps entstehen, wenn der spielerische Anteil den Lernanteil soweit überwiegt, dass es sich genaugenommen um ein Computerspiel handelt, welches irrtümlicherweise als Lernprogramm angeboten wird. Ebenfalls nachteilig sind Programme, bei denen „Spielszenen lediglich der zusätzlichen Unterhaltung (dienen, LeWa); sie stehen in keinem Zusammenhang mit dem Lerninhalt.“(COTTMANN, S.236) Diese Zweiteilung eines Programmes könnte dazu führen, dass die Spielszenen als positive Belohnung und Pause, der Lernteil als lästiges, zu absolvierendes Hindernis empfunden werden, was nicht der Sinnintention des Lernens entspricht.

Ein weiterer Gesichtspunkt ist Beurteilung und Bewertung. Viele spielerische Lernprogramme sind so aufgebaut, dass alle Wege zum Erfolg führen, bzw. nichts wirklich falsch ist, was dazu führen kann, dass der Schüler auf seinem Lernweg keine negativen Rückmeldungen und somit eine verschrobene Ansicht realer Gegebenheiten entwickelt.

6.1.3 Simulationsprogramme (SIM)

Dieser Programmtyp stellt Möglichkeiten zur Verfügung, reale Prozesse zu simulieren. Dies ist z.B. besonders nützlich bei Simulationen von Experimenten, die in der Schule aufgrund fehlenden Materials oder Sicherheitsbestimmungen, etc. nicht durchführbar sind. „Chemische oder physikalische Experimente, deren Durchführung normalerweise schwierig oder gefährlich seien, könnten risikolos durchgeführt und einzelne Variablen variiert werden.“(COTTMANN, S.238) Denkbar sind auch z.B. auch Simulationen des Weltraums, Flugzeugsimulationen, Unterwassermodelle, etc.

Der Vorteil der Simulationsprogramme ist der geringe Kostenaufwand im Vergleich zu realen Versuchen, die Möglichkeit der Grenzüberschreitung (z.B. bei chemischen Reaktionen) und beliebig häufige Wiederholbarkeit eines Experimentes. Ein weiterer Nutzen ist, dass Schüler durch die vorwiegend frei wählbare Veränderung (z.B. von Variablen, Versuchsgegenständen, etc.) eine direkte Ursache-Wirkungs-Beziehung erfahren, die durch ihre Kontrolle stattfindet, was z.B. bei Experimenten, die der Lehrer vorführt, etc. nicht der Fall wäre. Und da es sich um Simulationen handelt, können die Grenzen ausgereizt werden, ohne das jemand oder etwas dabei zu Schaden kommt.

Didaktische Aspekt stehen bei Simulationsprogrammen allerdings eher im Hintergrund, dem Schüler wird aber selbständiges Lernen ermöglicht und sie stellen somit einen Übergang zu den unter 6.1.1 beschriebenen Werkzeugprogrammen dar.

„Für jede Art pädagogischer Software gilt, dass vom Verfasser des Programms bereits grundlegende inhaltliche und didaktische Entscheidungen getroffen wurdendass die Schüler die Grundannahmen des Programms als scheinbar ‚objektive‘ Erkenntnisse unreflektiert akzeptieren und so manipuliert werden.“(SCHLAGENHAUF,S.97) Diese Gefahr könnte z.B. eine wirklichkeitsfremde Einschätzung von Gefahrensituationen sein, was allerdings nahezu ausgeschlossen werden kann, wenn dem Schüler bewusst ist, dass es sich um eine Simulation handelt und er in der Realität somit gewisse Grenzen nicht überschreiten darf13.

Ein Beispiel für ein Simulationsprogramm, mit welchem chemische Experimente simuliert und deren Auswirkung verfolgt werden können stellt folgende Abbildung dar:

Diskussionen über den Einfluss von Computerspielen zu deren Verbot oder Altersbeschränkungen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.4 Simulationsprogramm: ChemLab

6.1.4 Hypermedia-Lernumgebungen (HYP)

Bei diesem Programmtyp handelt es sich um eine Lernumgebung mit voll integrierten, interaktiven Medien (Texte, Graphiken, Bilder, Videosequenzen, Tonfolgen und Simulationen). „Zu einem Hypermedia-System gehören...zahlreiche unterschiedliche Multimedia-Dokumente eines übergeordneten Themas, die untereinander netzartig verbunden sind.“(COTTMANN, S.239) Eine Hypermedia-Lernumgebung stellt somit eine Kombination der in 6.1.1 bis 6.1.3 beschriebenen Programmformen dar. Die Vorteile dieser Lernumgebungen liegen auf der Hand, da es die jeweiligen Vorteile der anderen Programmformen sind. Durch die reichhaltige Medienvielfalt dieser Umgebungen stehen dem Schüler zahlreiche Informationswege und –angebote offen, die er zur Erarbeitung eines Lerninhaltes frei wählbar einsetzen kann.

Die Nachteile dieser Programmart resultieren allerdings ebenfalls aus diesen Gegebenheiten, da einerseits ein Überangebot an Informationen zu Verwirrung des Anwenders führen kann, andererseits durch das umfangreiche Angebot die Programme allumfassend und damit wenig themenspezifisch gehalten werden.

6.1.5 Informatikprogramme (INF)

Informatikprogramme nehmen in der Linie von Programmformen eine gesonderte Stellung ein, da sie weder als Werkzeugprogramme verstanden werden können, noch Lernaspekte verfolgen. Des Weiteren können Informatikprogramme aufgrund ihrer verschiedenen ‚Erscheinungsformen‘ sowohl für Anfänger geeignet, als auch nur für Profis beherrschbar sein, Mischformen gibt es selten. Informatikprogramme sind nicht linear mit anderen Programmformen anzuordnen, da alle anderen Programmarten mittels Informatikprogrammen entstanden sind.

6.1.5.1 textorientierte Programmierung

Die textorientierte Programmierung stellte die erste Form der Programmiersprachen dar. Sie basiert auf in Textzeilen verfasstem Quellcode, der Programme erzeugte, die sich mit Eingaben über die Tastatur, also durch Text steuern ließen und deren Inhalte Berechnungen, Texte, Datenbanken, etc. waren, also in Form von Schrift darstellbar. Da es zu Beginn der textorientierten Programmierung noch Monochrom14-Monitore und keine hochauflösenden Farbmonitore gab, waren grafische Darstellungen zwar möglich, allerdings mühsam erzeugt und qualitativ minderwertig. Eine Maus gab es ebenfalls nicht, so dass die Menüführung der Programme - wenn grafisch angelegt – mittels der Tastatur erfolgte15.

Monitor Steuerungen eines Programms vorzunehmen.

Auch den heutigen Informatikprogrammen liegen Programmiersprachen im Textformat (z.B. C++, HTML, Perl, etc.) zu Grunde, die neueren Formen der Programmierung liegen allerdings in objektorientierten Programmen (z.B. Delphi, Visual C++, Flash, etc.). Vereinzelt gibt es auch Mischformen (z.B. Profan), die besonders gut geeignet sind, um die Beziehung zwischen Programmiersprache und erzieltem Ergebnis (Programm) nachvollziehen zu können.

6.1.5.2 objektorienterte Programmierung

Bei der objektorientierten Programmierung wird der eigentlichen Programmierung noch ein Programm ‚aufgesetzt‘, welches dem Programmierer eine schnelle und einfache Zusammenstellung des Programms ermöglicht. Innerhalb dieses Programms gibt es Objekte, wie Schaltflächen, Textfelder, Auswahlmenüs, -listen und –kästchen16, etc., die auf einem Programmhintergrund (dem sogenannten Window) plaziert werden können. Alle Eigenschaften und Funktionen dieser Objekte sind bereits enthalten und müssen nicht zusätzlich programmiert werden. Lediglich Aktionen, die der Computer z.B. nach dem Anklicken eines Buttons ausführen soll müssen definiert und zugewiesen werden.

Diese Form der Programmierung ermöglicht Zeiteinsparungen und einen übersichtlichen und anschaulichen Entstehungsprozess eines Programms, erschwert aber teilweise die Erkenntnis vom Zusammenhang zwischen Programmiersprache und Programm.

­Die folgende Abbildung stellt ein Beispiel für ein objektorientiertes Programm dar:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.5 Borland Delphi 6 screenshot: Programmbeispiel

6.1.6 Übersicht: Programmtyp – Eignungsbereich

Ausgehend von den unter 6.1.1 bis 6.1.5 beschriebenen Programmtypen und die Bewertung der einzelnen Vor- und Nachteile hat sich folgender unverbindlicher Kriterienkatalog für die Gewährleistung eines geeigneten Einsatzes im Unterricht entwickelt. Dieser Katalog ist nicht unmittelbar in Form einer Positiv-Negativ-Liste zu interpretieren, sondern beschreibt lediglich die charakteristischen Merkmale der Programmtypen. Soll also anhand der Kriterien eine Auswahl eines Programmtyps für den Unterricht stattfinden, so ist dies nur unter Berücksichtigung der Erläuterungen und der individuellen Bewertung der einzelnen Aspekten ratsam.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tab.2 Übersicht: Kriterienkatalog für Programmeinsatz im Unterricht

Erläuterung zu den Kriterien:

- Schulformen: Die Einordnung der verschiedenen Schulformen richtet sich nach Komplexität und Anforderungsbereich der Programmtypen, nach vorwiegenden Lernmotivationen und -formen der jeweilgen Altersklasse und beeinhaltet eine Wertung des Lerneffektes. So werden z.B. Drill & Practice-Programme(D&P) für alle Schulformen als >>bedingt geeignet<< eingestuft, da sie zwar von allen Altersklassen bewältigt werden können, unter Lernaspekten allerdings als bedenklich einzustufen sind (s. 6.1.2.1).
- Schwerpunkt Lernen: Bewertet wird, ob die Funktion Lernen zentraler Aspekt einzelner Programmtypen ist. So ist dies z.B. bei spielerischen Lernprogrammen (SPL) nur bedingt der Fall, da der Aspekt Spielen ebenfalls eine Rolle einnimmt oder sogar überwiegen kann.
- Kreativität/Phantasie: ist nur möglich, wenn das Programm flexibel gestaltet ist und dem Schüler verschiedene Lernwege zur Verfügung stehen, also kein fester Programmverlauf vorgeschrieben ist. Ebenfalls kreativitätsfördernd wirken Werkzeugprogramme, da der eigentliche Lerngegenstand nicht vorgegeben ist.
- Handling 17 ohne Vorkenntnisse: betrifft sowohl Schüler, als auch Lehrervorkenntnisse. Beurteilt wurde die Möglichkeit der intuitiven Bewältigung der Programme von Benutzern, besonders von Anfängern (Vgl. COTTMANN, S.258)
- Individualität: beschreibt die Möglichkeiten der Anpassbarkeit der Programmarten an individuelle Voraussetzungen des Schülers (z.B. Schwierigkeitsstufen, Lerntempo, etc.)
- Flexibilität des Programmtyps: umfasst Erweiterungsmöglichkeiten, wie z.B. verschiedene Modi für Anfänger und Fortgeschrittene, Entwickler und Anwender etc.
- Vielfalt/Umfang: Komplexität von Programmtypen bezüglich Themen- und Bearbeitungsmöglichkeiten

[...]

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^[1] C64 und Atari sind zusammen mit dem VolksComputer 20 einige der ersten Computer für die Heimanwendung.

^[1] erste elektronische Rechenmaschine: Electronic Numerical Integrator and Calculator (ENIAC) 1946 erste Mikrocomputer: Kenback-1 (1971), Scelbi 8-H (1973), Altair 8800 (1975) WEB-V 3+4

^[2] detaillierte Beschreibung der Entstehungsgeschichte des Computers unter WEB-V 5

^[3] Steckkarten, wie z.B. Sound-, Grafik- oder Netzwerkkarten

^[4] der Editor gehört zu den Windows-Zubehörprogrammen und heißt in einigen Versionen Notepad der Aufruf des Programms erfolgt über START à Programme à Zubehör à Editor

^[5] Informatikprogramme: z.B. BASIC und später TURBO PASCAL

^[6] Die Beta-Test-Versionen können meistens kostenlos aus dem Internet heruntergeladen werden und sind zeitlich begrenzt.

^[7] Dies kann z.B. in Form von Feedback-Fragebögen direkt aus dem Programm geschehen, die der Anwender mit Problembeschreibung via e-mail an die Entwickler sendet.

^[1] Vgl. Zitat: „Wir investieren in die technische Ausstattung der Schulen, um die Qualität von Unterricht und eine zukunftsfähige Lernkultur zu stärken.“ von Ministerpräsident Sigmar Gabriel unter WEB-V 1

^[2] Umfassende Fortbildungsmaßnahmen sind erst jetzt, als Reaktion auf die fehlenden Qualifikationen der Lehrer geplant. (siehe z.B. http://www.intel-lehren.net (Projekt der n-21-Gruppe))

^[3] Stand August 2002, WEB-V 2

Die restlichen Gelder betrafen Preise, Erlöse und Vereine, so dass sich der Verwendungszweck

nicht klar zuordnen ließ.

⁵ Informatikprogramme: z.B. BASIC und später TURBO PASCAL

⁸ Programme aus Microsoft Office: Word, Excel, PowerPoint, Access, Outlook

¹⁰ B.F. Skinner(1904-1990): Behaviorist, dessen Experimente mit Ratten auf den Erkenntnissen von

¹¹ intrinsisch = von innen

¹³ Der Einfluss des Computers darf hierbei aber nicht unterschätzt werden, so führen z.B.

¹⁴ monochrom = einfarbig

¹⁵ eine Vorform der Maus war ein sogenannter „Lichtgriffel“, mit dem es möglich war, direkt auf dem

¹⁶ Originalbegriffe der Computersprache: Button, Edit, ComboBox, ListBox, CheckBox