Informatik im Bildungswesen


Vorlesung  N. Meder / SS 99  
1. Grundlagen der Informatik für Pädagogen

2. Standard-Anwendungen in päd. Aufgabenbereichen

3. Informatik in schulischen und außerschulischen Lehr- und Lernprozessen

4. Informatik in Erziehungs-, Beratungs- und Bildungseinrichtungen

5. Informatik und Gesellschaft
 
 
  1. Grundlagen der Informatik für Pädagogen
a) Grundlagen der EDV: Hardware und Betriebssystem CPU: Rechenwerk / Steuerwerk; Mikro-Befehlssatz (z.B. Multiplikation aus Addition)

Speicher (RAM)

serielle Schnittstelle: Daten hintereinander; parallele Schnittstelle: 8 parallel
 
 

BAUD#???

01110010{ : 8 Bit = 1 Byte und ein Stopbit. Möglichkeiten: 27 = 128: ASCI-Code
 
 

Computer: Schematische Darstellung

Eingabeschnittstellen à

Daten à

Betriebssystem/Anwendungsprogramme à

Programmspeicher (RAM und ROM (Bios) à

Befehle / Adressen (BUS) à

Steuerwerk/Rechenwerk der CPU à

Bus/Adressen à

Daten à

Ausgabeschnittstellen à

RAM = random access memory

ROM = #
 
 

Makro-Befehle fußen auf Anwender und Standard-Software, diese auf Programmiersprachen, wiederum auf dem Betriebssystem, auf Mikrobefehlen, wiederum auf 0/1-Operationen.

Programm-Namen sind mithin Superzeichen für 01-Sequenzen.
 
 

Ein 16-bit-Rechner kann 16 Zeichenfolgen gleichzeitig bearbeiten.

Entwicklung: Intel 8088 (Bus keine 16 bit), 8086: Bus 16 Bit-breit (ab ca. 1982). 80286, 386 ... bis Pentium.

8 Bit-Rechner: erster Mikroprozessor. arithm. log. Unit (ALU: 4 bit, in Steueranlagen)
 
 
 
 

CPU:

Registersatz

Operationswerk (ALU) Steuerwerk-Decodierer (verteilt die Programme);

Steuer-BUS, Adresswerk (MSDos: 640 kB)

System-Bus-Schnittstelle, Programmzähler-Adresspuffer,

Adressbustreiber,

Datenbuspuffer;
 
 

Registersatz: last in, first out (LIFO) oder "Rohrpost", Taktfrequenz

extern: Datenbus, Bussteuerung, Adressbuss
 
 

Vergleich: HausNr. wird festgelegt. Straßennamen ist wechselbar.

Real Mode: feste Speicheradressen (= Innenstadt)

Virtual Mode: Auslagerung auf Festplatte (SWAP-Dateien)

(d.h. Schildesche wird auf Brackwede gelegt)
 
 

Multitasking: z.B. wechselt jede Sekunde das Programm, das gerade bearbeitet wird. (Zeitscheibe). Die Zustände müssen jeweils zwischengespeichert werden.

daher wichtig: Interrupt (I/O), damit bestimmte Befehle unterbrochen werden.
 
 

ähnlich: Multi-User
 
 

b) Programmierung

Definition:

  1. Reihe von Anweisungen.
  2. Menge von Objekten zwecks Interaktion angelegt.
A) Prozedural:
  1. beginnend mit dem Benutzerdialog; Algoritmus#
  2. Verzweigung
  3. Schleife
  4. Verzweigung am Fall
  5. Wechsel
  1. Objektorientierte Programmierung:
Weltausschnitt wird abgebildet/nachgebildet; POP-up oder Pull-down (Bibliotheken)

Objekte geben Botschaften ab
 
 

  1. Standard-Anwendungen in päd. Aufgabenbereichen
  1. Stat. Analysesysteme in der empirisch-päd. Forschung
  2. Päd. Wissensrepräsentation in Expertensystemen / Informationssysteme
Definition "Information": (z.B. "Karl" ist nur Datum, alle Karls haben Namenstag: Information) Gattungsbegriffe
  1. Simulationssysteme (Begriff?#)
(LLL):

neue Standards. päd. Metadaten. Struktur. Indexierung, Vermeiden von Homophonen (Müller als Name, Müller als Beruf)

EZW: Dublin Core: Attribuierung: Art der Lehr/Lernressource, Lernziel, Nutzungsanweisung. Didakt. Beschreibungen. Dauer des Lernens. Verschieden Systeme konkurrieren.
 
 

  1. Informatik in schulischen und außerschulischen Lehr- und Lernprozessen
  1. Computer-Pädagogik / Aufgaben des Computers beim Lernen
  1. Lernziel (Software): Der Rechner als Unterrichtsgegenstand
Fachdidaktik: Automaten-Didaktik

Computer als Turing#-Maschine; Wittgenstein
 
 

Auszug aus Wahrheitstafel: (Ù = und)
 
 
 
A B AÙ B
w w w
w f f
f w f
f f f

NAND (nicht und) und NOR (nicht oder)-Operatoren. Log. Raum. Vektoren.

(Peirce/ Wittgenstein, Frege; Hilbert-Programm, Automatentheorie: Mathe in sich widerspruchsfrei).

Vorher: Begriff, Urteil, Schlüsse

Computer: abstrakter Automat.

Tastatur, Maus etc. mit Eingabekarte verbunden (i/o), Treiber. Trifft auf einen Anfangszustand des Automaten (Z a). FAT und API. Eingabealphabet (x i). 12 bit-Rechner mind. RAM/Speichermedium. Aus der Funktion von Eingabealphabet f (x, Z a) = Z ee wird eine Übergangsfunktion gebildet. Aus dieser wird der Endzustand gebildet. Ausgabealaphabet/Treiber. Karte (i/o). Bildschirm, Drucker etc. ähnl.: Kurzzeit/Langzeit-Gedächtnis, zusammen mit der Verknüpfungs-Funktion: ergeben die Turing-Maschine. Zum Kodieren/Dekodieren. (Knacken dt. Codes im 2. Weltkrieg). Beginn künstlicher Intelligenz
 
 

FAT: File Allokation Table (Spuren/Sektoren auf der Festplatte)

API: Applikation Program Interface (Microbefehle)

DOS: Disk operation System. Für Betriebssystem wichtg:

Prozess und Gedächtnis: Tiefensprache

i/o-Management: Oberflächensprache

 Für Multitasking müssen die Unterbrechnungen geregelt werden (ähnl. Ampelschaltung). Wer darf die Ampel schalten?

Kommunkationsmedien bekommen Namen für jeden User. Shared memory für kooperatives Lernen. Tools.

Lernen: Sprache für Ein- und Ausgabe. Pragmatik: Welcher Dialogzustand eignet sich für welche Aufgabe. Semiotik: Semantik/Pragmatik/Syntax
 
 

Software simuliert Automat (i/o-System)

Aus dem Zustand 1 bei Eingabe wird durch eine Operation ein Zustand 2 bei Ausgabe
(EVA: Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe)

Lernen: Eingabesprache/Ausgabesprache; und interne Operationen verstehen

problemorientiert:

Was will ich tun (Verständnis der Operation)

Wo kann ich es tun (Zustand der Software)

Wie kann ich es tun? (Eingabesprache)

Also: die Simulation verstehen, für die die Software gedacht ist.
 
 

7 Kerneigenschaften des Computers: (siehe: Neue Technologien und Erziehung/Bildung)

"Das Medium Computer aus der Sicht der Bildung."

  1. Problemlösungsautomat
  1. Sprachentwicklungsmaschine
  1. Simulationsmaschine
  1. Kommunikationsmaschine
  1. Bildschirmgestaltungsmaschine
  1. Schlüsselloch
  1. Superzeichensemantik
  1. Computer als tutorielles System
  2. Computer als Lernmedium /-umgebung; Stichworte:
3 Funktionen von Lernmedien:
  1. Darstellung (modular, mit Verlinkung)
  2. Dokumentation
  3. Mitteilung (Telekommunikation, Email, Intranet)
zu 1.: Darstellungsfunktion: (Problem Internet: keine Geschichte, d.h. Aktualität. Aber: Möglichkeit zum Speichern, Versionskontrolle)
  1. Software-Engineerung: Konzipierung und Evaluation von Lernprogrammen (teachware)
Ziel:

Entwicklungsprojekte leiten können. nicht selbst programmieren (außer exemplarischen Praxisbeispielen).

Phasen (Übersicht):

  1. Kunde: Anforderungsprofil (USD): Users requirement definition phase. Zeit.
  2. Software-Auswahl. (SRD): Software-requirement definition phase (Systemanalyse):
  3. Architektur: (ADD): architectural description phase (Module, Datenbank), Pseudo-Codes
  4. Produktion (DDD): software detailed design definition; Produktionsphase
  5. Transfer (STD): software-transfer-description
  6. Laufzeit (SMD): software maintanance description
  7. Sicherheit (PAD): product assurance activity description
Phasen im Einzelnen:
  1. Kunde: Anforderungsprofil (USD): Users requirement definition phase. Zeit.

    2. - Pflichtenheft
  2. Software-Auswahl. (SRD): Software-requirement definition phase (Systemanalyse): will ich mit director oder mit toolbook arbeiten?

    3. - technologische und didaktische Systemanalyse (Lehr-Lern-Aspekt)
    - storyboard: alle möglichen Wege und Verzweigungen
    - Lernzeit ermitteln
    - Drehbuch
    - Bedienungsanforderungen (Mauszeiger...)
    - Hardware- und software-Anforderungen, Ressourcen
    - Verifikations- und Testanforderungen (hält die Software das, was sie verspricht);
    - Falsifikation
    - Dokumentation der Sitzungen (action-items)
    - Qualitätsanforderungen (ISO)
    - Sicherheitsanforderungen (kein Zurückverfolgen des Weges durch den Chef. Betriebsrat.
    - bei Systemabsturz roll-back
    - Software-Design und Programmierung
    - Implemtation und Fernwartung
    - Datenliste (Typen und Bereiche
    - Interface (Grafik)
    - benutzte Abkürzungen
  3. Architektur: (ADD): architectural description phase (Module, Datenbank), Pseudo-Codes

    4. Aufbau des Dokuments:
    - LZ-Hierarchie
    - Stoffliche Auswahl / Sachanalyse
    - Medienwahl
    - Verzweigungen / Navigation
    - Drehbuch: Bildschirm-Seiten-Orientierung oder Drehbuch-Ereignis-Orientierung
    - Objekt-Ori, Hypermedia-ori oder Genre (director: Movie)
    z.B. Seitenori. Drehbuch: Lernziel, Stoff, Medien, Test
    Wahl: Hilfe, Zurück, Status, Lerner-Rolle
    z.B. Hypermedia-Drehbuch
    Klassifizieren in didakt. Funktionen:
    - Ori: wo bin ich?
    - Aneignung: Wie und was lerne ich?
    - Repräsentation des Gelernten?
    - Anwendung
    - Bewertung (Wie gut?)
    - Ergebnissicherung
    - Neuorientierung
    Wissensorganisation (Meta-Wissen)
  4. Produktion (DDD): software detailed design definition; Produktionsphase

    5. - Plan für die Umsetzung in das Medium Computer
  5. Transfer (STD): software-transfer-description (z.-B. Selbstlernzentrum eines WB-Zentrums); erste Abnahme-Tests
  6. Laufzeit (SMD): software maintanance description, auch Operation and maintanance phase, Laufzeit, Wartung, Dokumentation
  7. Sicherheit (PAD): product assurance activity description
Fortlaufend wichtig (1.-7.):
  1. Informatik in Erziehungs-, Beratungs- und Bildungseinrichtungen
Informationstechnologie in sozialen und pädagogischen Institutionen

Beispiel: Probleme sozialpädagogischer Verwaltungsprogramme

z.B. Frauenhäuser, Kindergarten: Problem: Klientendaten!

Maßgebliche Aspekte:

Sichtweisen:
  1. Werkzeug
  2. Herrschaftsinstrument
  3. Kommunikationsmöglichkeit
  1. Werkzeug:

    2. - Doppelte Buchführung; Erkennen von Differenzen, Personalkosten - Voraussetzung für "Profit-Center"
    - Verwaltungsarbeit wird durch Computer dezentralisiert (flachere Hierarchien), weil das Wissen direkt im Klientenkontakt verfügbar ist. Qualitätsverbesserung.
    - Multifunktionalität
    - Job-Enrichment: z.B. Sozialarbeiter in Verwaltungsabläufe eingebunden
    - Kostensenkung
    - Arbeitsplatzabbau
    - größere Freiräume durch gute Computerprogramme
  2. Herrschaftsinstrument

    3. - Wissen wird objektivierbar
    - Algorithmisierung von Arbeitsabläufen
    - Gefahr: Logik der Verwaltungsabläufe tritt in den Vordergrund.
    - Datenschutz (informatorische Selbstbestimmung). Idee: Kontrolle durch die Klienten.
    - implizites Vermitteln von Normen und Werten
  3. Kommunikationsmöglichkeit

    4.  

     
     
     
     
     
     
     

zu Datenschutz:
Person: Schweigeplicht. Zettel: abschließbar. Büro: bestimmter Platz, reguläre Führung. PC: Verschluss gegen Missbrauch. PC vernetzt: Passwort.

Probleme: Zuordnung real einhalten; ungleich Zuständigkeit für die Systemverwaltung.

z.B. Jugendzentrum: sehr vielfältige Stammdaten, oft schlecht geschützt.
 
 

  1. Informatik und Gesellschaft
Wittgenstein: nur Ist-Sätze sind wahrheitsfähig

Kant: Sollen-Sätze (alle Menschen sollen gleich sein)

Humboldt: Bildung= normativer Begriff
 
 

Meder: Bildung ist eine Lösung für welches Problem? Bildung = Antwort des Einzelnen auf sein Verhältnis zu den 3 Welten. Relevant für Partizipation.
 
 

Dauerproblem: Wie wachsen junge Menschen hinein in die Gesellschaft?

Neugeborenes: noch nicht drin. Nur Biorhytmus.

4-jähriges: abstrakte Verbote nurx bei konkreter Anwesenheit der Eltern einhaltbar.

durch soziale Arbeit werden Kranke, Behinderte etc. hineingeholt.
 
 

Bildung führt zu einem verträglichen Verhältnis zu den drei Welten. Muss sich im Einzelnen ereignen.

Das Selbst muss sich von Gesellschaft unterscheiden (France: Revolution, Deutschland: Aufklärung, kein polit. Widerstand.

Paolo Freire: 3 Welten, aber nicht gleich mit Gesellschaft. Der Einzelne definiert sich als Unterdrückter.
 
 

Heute: Gesellschaft über Info-Technik vermittelt.

Bildung=Produktionsfaktor.

Informationsgesellschaft: Info. als Produkt, ist vom Gerät trennbar.

Unterschied Buch: Buch steuert nicht selbst die Maschinen.

Wissen muss zur expliziten Weitergabe als Information kodiert werden. Weitergabe des Wissens vom Meister an den Meisterschüler: ohne Kodierung! Nicht nachvollziehbar. Max 5 Personen.
 
 

Informationsproduktion bedeutet Simulation menschlichen Arbeitens. Die reale Stimmigkeit wird vorher simuliert. Durch Ausblenden bestimmter Inhalte entsteht Deutungsmacht über die Situation.
 
 

"Macht hat, wer bestimmen kann, was Wissen ist. Nur das kodiertes Wissen."
 
 

Informations- oder Wissensgesellschaft?

Wissensgesellschaft? Nein, denn das Wissen wird in Maschinen implementiert. Dadurch entsteht eine Anti-Wissens-Gesellschaft?!
 
  Arbeitslosigkeit: Zeit für neue Aufgaben!

Reichtum neu verteilen. Bezahlung für die, die an der Information arbeiten.

Nur 1/3 der Menschen werden langfristig noch benötigt.

Bildungsideal: Sprachspieler. Weil: Gesellschaft sprachlich vermittelt. Nicht deduktiv, sondern sprachliche Entscheidung.