Informatik d indd

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In der Informatik geht es genauso wenig um Computer 
wie in der Astronomie um Teleskope.
Edsger W. Dijkstra, niederländischer Informatiker, 1930–2002
Als Erstes muss man sich darüber klar werden, inwiefern die Informatik eine wis­
senschaftliche Disziplin ist. In der breiten Öffentlichkeit und auch von vielen 
Schulleuten wird unter Informatik in erster Linie die praktische Nutzung von An­
wendungsprogrammen wie Textverarbeitung, Tabellenkalkulation und Präsenta­
tionsgrafik verstanden sowie der mannigfaltigen Dienste des Internets. So wichtig 
diese Funktionen gerade auch für die Schule sind, diese Sicht greift viel zu kurz. 
Sie ist vergleichbar mit der Vorstellung, Physik sei mit Autofahren gleichzusetzen. 
Im Kapitel 2 wird der Inhalt der Informatik als eigenständige Wissenschaft im Ein­
zelnen dargelegt. Die wesentlichen Punkte werden hier zusammengefasst.
Informatik wird oft als die Wissenschaft von der automatischen Verarbeitung 
von Informationen mithilfe von Digitalrechnern betrachtet. Folgt man dieser For­
mulierung und vertieft sie, so zeigt sich, dass Informatik eine eigenständige wis­
senschaftliche Disziplin ist, die ihre eigenen Fragestellungen verfolgt. Diese ergeben 
sich aus der Erforschung der Gesetze der automatischen Informationsverarbeitung. 
Ähnlich wie die Natur physikalischen Gesetzen folgt, etwa der Energieerhaltung, 
unterliegen auch Informationsverarbeitung und ­übertragung bestimmten grund­
legenden Gesetzen, welche die Grenzen und Möglichkeiten der Informations­ und 
Kommunikationstechnologie bestimmen. Diese bilden das wissenschaftliche Fun­
dament der Informatik.
Die Untersuchung dieser Gesetze beruht auf logisch­mathematischen Modellen 
der Berechenbarkeit und der Informationsübertragung, deren Einführung im 20.Jahr­ 
hundert gleichzeitig mit dem Bau der ersten Computer zu den wissenschaftlichen 
Höhepunkten jenes Jahrhunderts gehören. Im Gegensatz zu vielen physikalischen 
1.2
  Informatik: eine Wissenschaft
Argumente

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Grundgesetzen, die heute dem anerkannten Korpus der Allgemeinbildung zuge­
rechnet werden, sind die grundlegenden Ideen der Informatik jedoch bis heute 
weitgehend nur Spezialisten vertraut. Sie bilden aber die Grundlage der Infor­
mations­ und Kommunikationstechnologie, genauso wie physikalische Gesetze die 
Technologie der Energieumwandlung und ­verbreitung bestimmen. Aktuelle Com­
puter bauen darauf auf und sind nur zeitbedingte Inkarnationen von informations­
verarbeitenden Systemen, die auch in anderen Formen vorkommen können und 
vorkommen werden, aber den gleichen Gesetzen unterworfen sind.
Die Informatik befasst sich, im Gegensatz zu den Naturwissenschaften, mit von 
Menschen geschaffenen Systemen, die wegen der Immaterialität von Programmen 
und Daten beliebig komplex werden können. Daher muss die Informatik die Brücke 
von den vergleichsweise einfachen logischen und physischen Computerarchitektu­
ren zu den komplizierten, vernetzten Systemen in Anwendungen bauen. Das führt 
zum typischen Schichtenmodell der Informatik. Zur Bewältigung der Komplexität 
führt die Informatik mehrere Abstraktionsstufen von der maschinennahen Sicht 
bis zu anwendungsnahen Konzepten ein. Damit können alle Probleme auf der je­
weils passenden Abstraktionsstufe angegangen werden. Die Anwendungsprogram­
me und die Internetdienste zeigen nur die oberste Schicht, im wörtlichen Sinn die 
Oberfläche. Ohne ein Verständnis des Schichtenmodells ist ein tieferer Einblick in 
die Informatik unmöglich.
Das Schichtenmodell reflektiert sich auch in einer entsprechenden vertikalen 
Gliederung der fundamentalen Prinzipien und Ideen der Informatik. Es können vier 
aufeinander aufbauende Themenkreise unterschieden werden:
1  Prinzipien der maschinellen Informationsverarbeitung
 
Wie können Informationen verarbeitet, gespeichert und transportiert werden, 
und welche Grenzen sind dabei zu beachten?
2  Entwurfs- und Konstruktionsprinzipien
 
Wie können systematisch und zuverlässig automatische Prozesse (Algorithmen) 
entworfen werden?
3 Kernmethoden
  Welches sind die Grundprobleme quer durch alle Anwendungsgebiete, und mit 
welchen Algorithmen lassen sich diese lösen?
4 Anwendungsgestaltung
 
Wie werden Probleme im Hinblick auf die Bedürfnisse der Benutzer gelöst?
Argumente

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Mehr dazu findet sich in Kapitel 2. 
Die obige Gliederung, das Schichtenmodell, kann auch als Grundlage für die 
Gestaltung von Lehrinhalten für die Informatik dienen, besonders am Gymnasium. 
Dabei soll die Informatik
n
  sich an den grundlegenden Prinzipien der Disziplin orientieren,
n
  in den unterschiedlichen Abstraktionsstufen, von maschinennahen bis zu an­
wendungsorientierten Konzepten, unterrichtet werden,
n
  die konstruktiven Aspekte abstrakter Prozesse sichtbar machen,
n
  eine Brücke zur konstruktiven Denkweise der technischen und ingenieurwis­
senschaftlichen Welt herstellen; diese Brücke kann unter allen gymnasialen 
Fächern die Informatik weitaus am besten und direktesten aufzeigen.
Mehr dazu ist in Kapitel 6 zu finden. 
Wer diese Sicht der Informatik mit dem heute vermittelten Schulstoff, beson­
ders am Gymnasium, vergleicht, stellt rasch fest, dass die Informatik heute nicht 
adäquat verankert ist. Vielerorts wird sie als reines Arbeitsinstrument verstanden, 
und die Vermittlung des nötigen Anwenderwissens wird in andere Fächer integriert. 
Diese immersive Einbettung der Informatik in meist mehrere fachfremde Fächer hat 
gravierende Nachteile:
n
  Die Informatik wird unvollständig und verfälscht dargestellt.
n
  Unnötige Repetitionen machen die Vermittlung unökonomisch und langweilen 
gute Schülerinnen und Schüler.
n
  Es besteht die Gefahr terminologischer Verwirrung.
n
  Der Stoff wird möglicherweise inkompetent vermittelt.
n
  Informatikkenntnisse werden als Faktenwissen präsentiert; die Wissenschaft 
dahinter wird nicht sichtbar.
Diese Situation ist unbefriedigend und wird der Bedeutung der Informatik nicht 
gerecht. Deshalb wird nachfolgend eine angemessenere Rolle der Informatik für 
eine moderne Bildung vorgestellt.
Argumente

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