Digitale Bildung Ist noch Platz für Programmierung?

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Informatische Bildung soll an deutschen Schulen einen höheren Stellenwert genießen. Aber wie viel Raum bleibt zwischen den Themen Medienkompetenz und Grundlagen der Informatik für spezielle Inhalte wie das Programmieren?

Zweifellos benötigen Schülerinnen und Schüler in Zeiten smarter Geräte, Künstlicher Intelligenz und ständiger Erreichbarkeit mehr informatische Bildung – allein, um ihnen Medienkompetenz zu vermitteln und sie für Gefahren aus dem Internet, in Social Networks und auf Messaging-Plattformen zu sensibilisieren. Im Jahr 2022 empfahl die Ständige Wissenschaftliche Kommission (SWK), das unabhängige Beratungsgremium der Kultusministerkonferenz, informatische Inhalte, zum Beispiel die Funktionsweise von Robotern, bereits in den Sachkundeunterricht der Primarstufe aufzunehmen.

Mit Beginn des aktuellen Schuljahrs hielt das Gremium in der Sekundarstufe I ein Informatik-Pflichtfach mit mindestens vier und mittelfristig sechs Stunden Unterricht über alle Jahrgangsstufen hinweg verteilt für angeraten. Dem Informatik-Monitor der Gesellschaft für Informatik e.V. lässt sich entnehmen, dass im Oktober 2023 nur zwei Bundesländer der SWK-Empfehlung nachkommen wollten bzw. konnten. Sie sehen einen verbindlichen Informatikunterricht mit sechs Pflichtstunden an allen Schulformen ab der Sekundarstufe I vor.

Viele Lernangebote, wenig Zeit

Mecklenburg-Vorpommern setzt dabei auf je eine Pflichtstunde pro Woche von der 5. bis zur 10. Klasse, hier allerdings in der Kombination „Informatik und Medienbildung“. Zusätzliche Inhalte sollen in einem Wahlpflichtfach angeboten werden. Das Saarland verteilt die Stunden über die Jahrgangsstufe 7 bis 10, wobei für die siebten und achten Klassen je zwei Pflichtstunden pro Woche vorgesehen sind. Hier gelten die Pflichtregeln insbesondere für Gesamtschulen und das neunjährige Gymnasium. In den anderen Bundesländern sind weniger bis gar keine Pflichtstunden vorgesehen, wobei Sachsen stark vereinfacht gesagt mit drei bis vier Stunden noch im oberen Bereich liegt.

Bayern

„Digitale Schule der Zukunft“ geht in die Umsetzung

Eine bis zwei Pflichtstunden Informatik sehen Baden-Württemberg, Bayern, Niedersachsen und Nordrhein-Westfalen vor. Bremen ist damit laut Informatik-Monitor „nunmehr das einzige Bundesland ohne curricular hinterlegte Informatikangebote“. Acht Bundesländer inklusive der Landeshauptstadt Berlin wollen Informatikangebote etablieren. Sie bieten aber wie Bremen nur Wahlpflicht- und Wahlfächer an. Hessen bedient ausschließlich den Wahlbereich, befasst sich wie Schleswig-Holstein und Thüringen aber bereits mit der Einführung des verbindlichen Informatikunterrichts.

Das vielerorts überschaubare Stundenkontingent wirft die Frage auf, welche Themen in diesem begrenzten Rahmen überhaupt zur Geltung kommen können. Unweigerlich wird das Thema der Medienkompetenz früh angesprochen werden müssen, wie es Mecklenburg-Vorpommern im Titel erkennbar tut, idealerweise verbunden mit ethischen Aspekten. Fernab davon gibt es viele grundlegende Inhalte, aber auch Praxis-orientierte Betätigungsfelder wie Einplatinen-Rechner, Künstliche Intelligenz oder Robotik, die einen Mehrwert bieten können.

Visuelles Programmieren per Drag-and-Drop

Wie viel Platz da für das Programmieren bleibt, vor allem an den Grundschulen, lässt sich nur schwer erahnen. Das ist insofern schade, als inzwischen viele Lernangebote existieren, die sich mitunter für die Primarstufe eignen. Eines der bekannteren ist Scratch – ein Projekt, das Kinder ab acht Jahren adressiert. Die visuelle Programmiersprache erlaubt es, digitale Geschichten, Spiele und Animationen zu erstellen. Die Befehle werden dabei über ein Baukastensystem per Drag-and-Drop zusammengepuzzelt und an virtuelle Figuren übermittelt.

Rundumpaket gefordert

Enorme Fortschritte bei der Schul-Digitalisierung

Das Baukastenprinzip

Viele Lernangebote im Bereich der Programmierung setzen auf einen Baukasten aus Befehlselementen. Ähnlich, wie es bei den meisten Low-Code-Lösungen der Fall ist, lassen sich die Elemente per Drag-and-Drop in den Arbeitsbereich ziehen und dort kombinieren. Das erleichtert den Einstieg deutlich, setzt aber voraus, dass die Kinder bereits lesen und schreiben können. Nicht umsonst empfiehlt das hier gezeigte Scratch ein Einstiegsalter von acht Jahren.

Genauer hingesehen, reichen die Möglichkeiten an die der manuellen Programmierung heran: Variablen und Operatoren lassen sich ebenso verwenden wie If-then-else-Anweisungen oder auch For- oder While-Schleifen. Etwas vereinfacht, aber unübersehbar technisch auf Scratch aufbauend, ist „Programmieren mit der Maus“. Wie der Name erahnen lässt, ein Angebot des WDR. Der Mehrwert besteht hier in vordefinierten Übungen und einem dahingehend angepassten Befehlsbaukasten, so dass die Kinder nicht gleich von dessen Möglichkeiten überfordert sind.

Viele Lernprogramme arbeiten nach dem besagten Drag-and-Drop-Prinzip. Das Projekt Code.org soll dabei bereits für Kinder ab vier Jahren geeignet zu sein. Bevor es richtig losgeht, wird Schritt für Schritt an das Kombinieren der Befehlsblöcke herangeführt. Anschließend können die jungen Nutzer beispielsweise die Vögel aus „Angry Birds“ oder den Roboter „BB-8“ aus Star Wars mit Befehlen über ein Spielfeld navigieren. Dafür sollten die Kinder die Anzahl der Züge zählen können, was sich etwas mit der Alterseinstufung beißt. Positiv hervorzuheben ist, dass gleich zu Beginn mit Schleifen experimentiert werden kann, was das Zusammensetzen des Programms merklich verkürzt. Der Clou: Nach jeder Übung lässt sich der Javascript-Code anzeigen, der genau den verwendeten Befehlsblöcken entspricht.

Ganz ähnlich erlaubt es der MIT App Inventor, richtige Android-Apps zu programmieren. Allerdings sind die Entwicklungsumgebung sowie die Tutorials englischsprachig und deshalb eher für ältere Kinder und Jugendliche geeignet. Gleiches gilt für Open Roberta, eine Browser-basierte Umgebung, die wiederum auf Programmierung nach dem Drag-and-Drop-Prinzip setzt. Interessant ist, dass sich über das Open Roberta Lab verschiedene Roboter wie Lego Mindstorms oder Nao sowie Einplatinen-Rechner wie Arduino oder auch micro:bit ansprechen lassen. Wer über keine Hardware verfügt, der kann die Programme auch simulieren, wobei der virtuelle Roboter standardmäßig einen Lego Mindstorms EV simuliert. Die Altersempfehlung liegt hier bei etwa zwölf Jahren.

„Code it!“ ist eine weitere bekannte Lernplattform, die neben kostenlosen Online-Inhalten verschiedene, teils von Herstellern gesponserte Programmierkurse anbietet. Die Entwicklungsumgebung ähnelt denen von Scratch und Code.org. Anfangs von einem Hindernis-Parcours dominiert, lernen Kinder im weiteren Verlauf, Animationen und Bilder programmatisch zu erstellen. Wiederum erfolgt das Programmieren in den Einstiegsübungen zunächst per Drag-and-Drop, ein Lernerfolg stellt sich entsprechend schnell ein. Grundlegende Schüler- und Lehrerkonten, letzteres für eine Klasse mit bis zu 30 Schülern, lassen sich kostenlos erstellen. Wollen Lehrkräfte über das Experimentieren hinaus den Lernerfolg ihrer Schützlinge zentral verfolgen, müssen sie allerdings kostenpflichtige Dienste abonnieren. Klassen- und Schullizenzen mit Mehrwertdiensten wie Lernfortschritt-Überwachung und Projektzuweisung schlagen mit 100 bzw. 240 Euro zu Buche, die Inhalte der sogenannten Webakademie sind ebenfalls teilweise kostenpflichtig.

Alte Bekannte, neue Herausforderungen

Eine Reminiszenz an die informatische Bildung vergangener Tage ist die Schildkröten-Akademie. Manch ein Digital Native erinnert sich vielleicht an das Tête-à-tête mit der Turtle – euphemistisch für ein pixeliges Dreieck, das sich über den Bildschirm eines IBM-PC navigieren ließ und dabei ein monochromes Bild zeichnete. LOGO, die Programmiersprache dahinter, erlaubt noch heute erste Gehversuche mit Befehlen und Schleifenprogrammierung. Die Schildkröte ist aber weit weniger stilisiert und läuft zudem – buchstäblich – im Browser. Damals wie heute ist die Syntax zumindest eingangs sehr einfach gehalten, gehorcht die Schildkröte doch Befehlen wie „vorwärts 50“ bzw. „vw 50“. Später lassen sich eigene Befehle definieren, Variablen setzen und Werte zuweisen sowie Schleifen und Listenfunktionen nutzen. Da die Befehle in diesem Fall über das Keyboard eingegeben werden, sollten Kinder zumindest das Lesen und Schreiben beherrschen, um die Turtle vernünftig bedienen zu können.

An Lerninhalten und -angeboten fehlt es also nicht, der Mangel an Unterrichtszeit und an Lehrkräften dürfte am Ende deutlich schwerer ins Gewicht fallen. Was letzteren betrifft, so hat das SWK-Gremium ebenfalls Vorschläge erarbeitet. Diese reichen von alternativen Professionalisierungsmaßnahmen und längeren Fortbildungen über Seiten- und Quereinstiegsprogramme bis hin zur Weiterentwicklung der Lehramtsstudiengänge Informatik. Gleichsam sehe man einen langfristigen Bedarf, die Professuren für die Didaktik der Informatik weiter auszubauen. Das Fazit von Prof. Dr. Olaf Köller, wissenschaftlicher Direktor des Leibniz-Instituts für die Pädagogik der Naturwissenschaft und Mathematik (IPN) und Co-Vorsitzender der SWK, lautet folgerichtig: „Um das Bildungssystem in unserer digitalisierten Welt weiterzuentwickeln, sind trotz aller Fortschritte auch weiterhin enorme Kraftanstrengungen nötig.“ Der Erfolg ist alles andere als programmiert.

Digitale Schule

Mit dem 2019 unterzeichneten „DigitalPakt Schule“ haben Bund und Länder mit einem Volumen von insgesamt 6,5 Milliarden Euro die Modernisierung der Schulen angeschoben. Auch für die kommenden Jahre sind Investitionen vonseiten des Bundes geplant, um die Digitalisierung voranzubringen. Zudem gibt es vermehrt länderspezifische Projekte, die bei der Beschaffung unterstützen. Dieser finanzielle Support ist zum einen eine Chance für Lösungsanbieter und Dienstleister, zum anderen gewährt er den Schulträgern Planungssicherheit.

Das Sonderheft „Digitale Schule“ von eGovernment und IT-BUSINESS kann hier unterstützen. Es legt Bedarfe offen und zeigt zugleich die vielfältigen Möglichkeiten durch digitale Tools. Entscheider in Bildungseinrichtungen erhalten dadurch einen umfassenden Überblick zum Status quo der Schuldigitalisierung, aber auch zu den Herausforderungen, die Schulträger bewältigen müssen.

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