Computational Thinking in der Bildung
Computer sind heute ein Medium, das so grundlegend für unsere Kultur ist wie früher das Schreiben. So wie die Erfindung der Druckmaschine die Möglichkeiten der schriftlichen Kommunikation und des demokratisierten Zugangs zu Informationen erweiterte, hat das Aufkommen von Computern die Art und Weise verändert, wie wir mit der Welt interagieren und sie verstehen. Diese Transformation schafft sowohl neue Herausforderungen als auch neue Möglichkeiten - beide verkörpern die Notwendigkeit, alle mit den Fähigkeiten auszustatten, um am digitalen Zeitalter teilzunehmen.
Computational Thinking (CT) spielt in diesem neuen Bildungsparadigma eine zentrale Rolle. Es ermöglicht den Schülern, sich nicht nur als Benutzer mit Computern zu beschäftigen, sondern auch als Schöpfer, Entdecker und Innovatoren. Insbesondere Computermodelle sind leistungsstarke Werkzeuge, die das tiefe Lernen und Verständnis von CT-Praktiken erleichtern.
Jeanette Wing, eine prominente Befürworterin der Computertomographie, betonte, dass das computergestützte Denken auf der Macht und den Grenzen von Computerprozessen aufbaut1. Es geht über die bloße Codierung hinaus und umfasst eine breitere Problemlösungsmethodik. Nach Weintrop et al. werden Naturwissenschaften und Mathematik zunehmend zu Rechenaufgaben2. Bildungsstandards wie die Next Generation Science Standards (NGSS) spiegeln diesen Wandel wider und heben das computergestützte Denken als zentrale wissenschaftliche Praxis hervor.
Wenn wir zu unserer Analogie zurückkehren, können wir beobachten, dass Computermodelle als die zeitgenössische Version der Druckmaschine fungieren und die Art und Weise, wie Wissen verbreitet wird, revolutionieren. Mithilfe von Computermodellen können die Schüler jetzt komplizierte Systeme simulieren, mit Hypothesen experimentieren und Ergebnisse auf noch nie dagewesene Weise visualisieren. Durch die Erstellung von Rechenmodellen können die Schüler komplexe Probleme analysieren, indem sie sie in kleinere Teile zerlegen, Muster identifizieren und Algorithmen entwickeln, um sie zu lösen. Dieser immersive Ansatz garantiert, dass die Schüler nicht nur an der Oberfläche kratzen, sondern vollständig in die Feinheiten des computergestützten Denkens eintauchen.
Seymour Papert, der Vater des Konstruktivismus, setzte sich für Lernumgebungen ein, in denen die Schüler durch genau diese Art der Erforschung und des Experimentierens aktiv Wissen aufbauen. Rechenmodelle veranschaulichen diesen konstruktivistischen Ansatz. Indem sie sich intensiv mit den Inhalten beschäftigen und auf ihren Modellen aufbauen, entwickeln die Schüler Verständnis. Sie lernen, Probleme aus verschiedenen Perspektiven zu betrachten, verschiedene Lösungen in Betracht zu ziehen und die breiteren Auswirkungen ihrer Arbeit zu verstehen.
Betrachten Sie zum Beispiel das Coral Reef Cleanup-Projekt in VEXcode VR. Stellen Sie sich vor, die Schüler programmieren eifrig einen virtuellen Roboter, um ein simuliertes Korallenriff zu reinigen. Die Aufgabe beginnt damit, sie zu zerlegen, den Standort des Mülls zu identifizieren und herauszufinden, wie man den Roboter navigiert, um ihn zu sammeln. Sie erkennen Muster in der Müllverteilung und optimieren den Weg des Roboters. Sie konzentrieren sich auf wesentliche Details, wie den Ort des Mülls, und ignorieren irrelevante. Schließlich entwickeln sie Algorithmen, um die Bewegungen und Sensoren des Roboters effizient zu steuern. Durch dieses ansprechende Projekt sehen die Schüler aus erster Hand, wie computergestütztes Denken reale Herausforderungen bewältigen kann.
Computermodelle fördern auch Kreativität und Innovation. Während die Schüler mit verschiedenen Variablen experimentieren, beobachten sie aufmerksam die faszinierenden Verhaltensweisen, die auftauchen, und nehmen die notwendigen Anpassungen an ihren Modellen vor. Der iterative Prozess in der Programmierung spiegelt den kreativen Prozess im Schreiben wider, da beide die sorgfältige Überarbeitung und Verfeinerung von Ideen beinhalten.
Durch die Erstellung von Rechenmodellen können die Schüler in die CT-Prinzipien eintauchen und ein umfassenderes Verständnis erlangen. Durch das Eintauchen in die Inhalte entwickeln sie Fähigkeiten zum kritischen Denken und erlangen ein umfassendes Verständnis der Rechenpraktiken. Indem sie lernen, Probleme aus verschiedenen Blickwinkeln anzugehen, werden sie geschickt darin, mehrere Lösungen zu erforschen und die größeren Konsequenzen ihrer Arbeit zu verstehen. Dies stellt eine vollständige Verkörperung von Paperts Vision des Lernens durch praktische Erfahrungen und reflektierendes Denken dar.
Computational Thinking befähigt die Schüler, sich am digitalen Medium zu beteiligen, ähnlich wie Alphabetisierung beim Schreiben, was es dem Einzelnen ermöglicht, sich mit dem geschriebenen Wort auseinanderzusetzen. So wie die Ausbildung in Lesen und Schreiben mit der Verbreitung der Druckmaschine unerlässlich wurde, müssen wir auch die CT-Ausbildung priorisieren, um die Schüler auf eine Welt vorzubereiten, die zunehmend durch Computertechnologien definiert wird. Durch computergestützte Modellierung erhalten die Schüler die Werkzeuge, um zu schaffen, zu erforschen und zu innovieren, um sicherzustellen, dass sie nicht nur passive Verbraucher von Technologie, sondern auch aktive Mitwirkende an ihrer Entwicklung sind.