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Einsatz von Modellen in der informatischen Bildung

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Einsatz von Modellen in der informatischen Bildung

Art. Nr.: 4-160-019-033

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Einsatz von Modellen in der informatischen Bildung
von Jürgen Müller

Umfang: 15 Seiten

Beitrag steht als ePaper (PDF) zur Verfügung

Eine Leseprobe des Artikel befindet sich im Register MEDIEN.

Der Begriff Modell leitet sich vom Lateinischen modulus (das Maß, der Maßstab) ab, im Italienischen existiert seit dem 16. Jahrhundert der Begriff modello, und René Descartes verwendete im 17. Jahrhundert modèlle.
Während der Begriff in Architektur und Kunst schon seit der Renaissance gängig ist, wurde er in den Naturwissenschaften erst im 19. Jahrhundert verwendet.
Dort greifen wissenschaftliche Modelle die für eine gegebene Problemstellung als wesentlich erachteten Charakteristika (Eigenschaften, Beziehungen usw.) eines Untersuchungsgegenstands heraus und machen diesen damit dem Verständnis bzw. einer weiterführenden
Untersuchung zugänglich.

Im Gegensatz zu ihren naturwissenschaftlichen Kolleginnen und Kollegen geht es den Informatikern nicht darum, zu verstehen, wie die Welt funktioniert, sondern darum, neue Welten zu erfinden! Dazu müssen sie Abstraktionen von Problemen der realen Welt entwickeln,
die in einem Computer dargestellt und manipuliert werden können.
Man kann die Informatik daher mit Fug und Recht nach Aho und Ullman auch als Wissenschaft von der Abstraktion bezeichnen, geht es den Informatikern doch darum, ,,das richtige Modell für ein Problem zu entwerfen und die angemessene mechanisierbare Technik zu ersinnen, um es zu lösen“ (Aho/Ullman, 1996, S. 19).

Viele Modelle, die in der Informatik verwendet werden, kommen auch in den Lehr- und Lernsituationen vor (Beispiele: Turing-Maschine, Von-Neumann-Architektur)! Die Schülerinnen und Schüler sollen einerseits diese Modelle erlernen und anwenden können (Erkenntnisgewinnung) und andererseits sollen ihnen Modelle beim Lernen helfen – die Modelle haben dann eine erklärende Funktion. Dabei sind insbesondere die gegenständlichen und die bildlichen Realisationen von Modellen sehr hilfreich. Mathematisch symbolische Modelldarstellungen dagegen bereiten den Schülerinnen und Schüler oft erhebliche Schwierigkeiten.
Für den Unterricht sind daher die gegenständliche Realisation und die ikonische Darstellung von Modellen von besonderer Wichtigkeit. Im Rahmen dieses Beitrages werden einige solcher Modelle vorgestellt, die Inhaltsauswahl orientiert sich dabei an den Bildungsstandards Informatik (AKBSI, 2008).

Inhalt:

Modelle in der Wissenschaft
Kleiner Exkurs: Eine kurze Geschichte des Verwendens von Modellen
Die Anfänge von Modellen als Denkhilfen
Mythos und Mechanismus
Entwicklung des Begriffs ,,Modell“
Abstraktion versus Veranschaulichung
Grundsätzliche Eigenschaften von Modellen
Modelle in der Informatik
Beispiel: Schaltkreise und Aussagenlogik
Beispiel: Behaarungsmodelle in der Computergrafik
Modelle in der Didaktik
Demonstrationsmodelle
Strukturmodelle
Funktionsmodelle
Gegenstandsähnliche Modelle
Denkmodelle
Bildliche Modelle
Symbolische Modelle
Mathematisch-logische Modelle
Funktionen von didaktischen Modellen
Modelle zur Erkenntnisgewinnung
Beispiel: Prozessorarchitektur
Modelle zur Beschreibung komplizierter Sachverhalte
Beispiel: Entwurfsmuster in der Objektorientierung
Modelle zur Elementarisierung
Beispiel: Grafische Darstellungen auf Flachbildschirmen
Modelle zur Veranschaulichung
Beispiel: Miniaturisierung der Hardware
Modelle zum Erleichtern des Verständnisses
Beispiel: Datenautobahn
Modelle zur Reduktion auf das Wesentliche
Beispiel: EVA-Prinzip
Vergrößern und verkleinern von Objekten
Beispiel: Disc-Formate
Mit Modellen arbeiten