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Informatik

Informatik

Was ist Informatik?

Obige Frage stellen sich viele vielleicht zum ersten Mal, wenn in der 9. Klasse die Kurswahlen für die Oberstufe anstehen. Diese Darstellung soll zumindest einen kurzen Überblick und Antwortversuch auf diese Frage geben und die Relevanz des Faches in vielen Lebensbereichen, aber mittlerweile auch in vielen Hochschulstudiengängen herausstellen.

Das Wort „Informatik“ setzt sich aus den beiden Wörtern „Information“ und „Automatik“ zusammen und diese beschreiben den Inhalt eigentlich schon ziemlich gut: Im ursprünglichen und weitesten Sinne geht es in der Informatik um die Automatisierung von Informationen, genauer gesagt darum, diese zu sammeln, zu speichern, zu ordnen, abzurufen oder zu übertragen. Dieses ist ein historischer und sich immer noch weiter beschleunigender Prozess, dessen Beginn man mit dem Bau verschiedener Rechenmaschinen in den vergangenen Jahrhunderten datieren kann und der derzeit über Computer sowie smarte, mobile Endgeräte in verschiedenen Formen und natürlich der Vernetzung dieser Geräte immer schneller vorangetrieben wird.

Was ist Informatik?

1. Technischen Informatik

Technischen Informatik

In der Technischen Informatik geht es zum einen um den Aufbau von Computern und anderer Informatiksysteme und zum anderen um die Vernetzung zwischen solchen Geräten. In diesem Bereich spielt die Hardware die entscheidende Rolle, wie verschiedene Konzepte vom Aufbau von Informatiksystemen (sog. Rechnerarchitekturen) umgesetzt werden. Das reicht von kleinsten, einfachen logischen Schaltelementen bis hin zu komplexen Bauteilen. In natürlicher Weise bestehen in diesem Teilgebiet Anknüpfungspunkte und Überschneidungen zu vielen Ingenieurwissenschaften (z.B. Elektrotechnik, Maschinenbau) und auch zur Physik. Für diesen Bereich haben wir nun Arduino-Mikrocontroller, die wir auch schon in der Sekundarstufe I einsetzen können. Mikrocontroller sind keine eigenständigen Computer, können aber über eine Schnittstelle (USB) angesteuert und programmiert werden; mit einer großen Fülle von Sensoren (Ultraschall, Helligkeit, Temperatur, Feuchtigkeit, etc.) und Aktoren (Motoren, aber z.B. auch LEDs) lassen sich vielfältige Ideen und Probleme modellieren, auch die Ansteuerung per Funk oder Bluetooth ist mit bestimmten Modulen möglich und lädt zu vielen kreativen Schaltungen ein.

Im Informatiklehrplan der Oberstufe spielt die Technische Informatik nur eine Nebenrolle; in der Q-Phase gibt es das Thema „Netzwerke“ sowie einen Exkurs zu Rechnerarchitekturen.

2. Theoretische Informatik

Theoretische Informatik

In der Theoretischen Informatik beschäftigt man sich größtenteils mit Algorithmen und deren Eigenschaften. Knapp gesagt stellt jedes Koch- oder Backrezept ein Beispiel für einen Algorithmus dar. Algorithmen sollen ein klar definiertes Problem, ausgehend von einem bestimmten Anfangspunkt, in einer festen Abfolge von Schritten lösen. Natürlich soll ein Algorithmus dies erst einmal erfüllen, hat man aber gleich mehrere für ein Problem, so kann man vergleichen, welcher ein Problem „besser“ löst, z.B. verständlicher arbeitet oder dabei mit weniger Ressourcen wie Speicher auskommt. Daher sind Inhalte der Theoretischen Informatik oft nah an der Mathematik und es geht um die Berechnung von „Laufzeiten“ verschiedener Algorithmen.

Typische Probleme sind z.B. das Suchen und das Sortieren, so wie es jeder vielleicht aus der heimischen Bücher-, Musik- oder Spielesammlung kennt. Doch in unserem Alltag geht es längst um unfassbar große Bibliotheken und Bestände, wenn wir eine Suchmaschine im Internet oder eine Online-Enzyklopädie befragen. Genauso wollen wir, dass uns ein Navigationssystem jederzeit und überall einen möglichst schnellen, kurzen oder bequemen Weg weist; auch dahinter stecken komplexe Strategien und Algorithmen.

Dieses Teilgebiet ist in vielen Themen im schulischen Lehrplan präsent, sowohl im allgemeinen Finden von Lösungen auf verschiedenste informatische Probleme, als auch bei der Suche nach eleganten und effizienten Wegen.

3. Praktischen Informatik

Praktischen Informatik

Bei der Praktischen Informatik geht es darum, Software zu erstellen, also ein Programm in ein Informatiksystem praktisch zu implementieren, normalerweise in einer höheren Programmier-sprache. Die Evolution der (höheren) Programmiersprachen beruht auf unterschiedlichen Ansätzen und Konzepten. Darüber hinaus gibt es aber mehrere Ebenen, denn der Nutzer möchte in einer komfortablen Sprache mit einer Grammatik und entsprechend gewissen Strukturen agieren, während die meisten Maschinen auf digitaler Ebene eine binäre Eingabe auf der Basis von Nullen und Einsen erwarten; in den Ebenen dazwischen müssen verschiedene Mittler bzw. Verbindungssprachen gefunden werden, um die beidseitige Kommunikation zu gewährleisten. In diesem Bereich liegt auch das Haupteinsatzfeld von Informatikern, aber hier gibt es auch viele Verbindungen und Einsatzfelder von Linguisten bis hin zu Neurowissenschaftlern.

Im Schulunterricht nimmt das Entwickeln und Implementieren von praktischen Programmier-projekten einen großen Raum ein; dabei gibt der Lehrplan derzeit vor, eine sog. Objektorientierte Programmiersprache, nämlich JAVA, zu behandeln.

4. Angewandte Informatik

Angewandte Informatik

Die Angewandte Informatik beschäftigt sich schließlich mit der Verwendung von Software. Dabei geht es weniger um die klassische Produktschulung in verschiedenen Bereichen, sondern mehr um die Verbindung zwischen und das Management von Software. Ein gutes Beispiel hierfür sind Datenbanken, auf die nicht nur oben erwähnte Suchmaschinen oder Sammlungen zugreifen, sondern die im Grunde jeder Händler oder Verein benutzt. Dabei geht es einerseits um einen stimmigen Entwurf einer passenden Datenbank, aber auch um das praktische Operieren auf einer Datenbasis wie das Suchen, Einfügen, Ändern oder Löschen von Datensätzen. Auch das erfordert eine Programmiersprache, bei der i.d.R. SQL eingesetzt wird.

Das Thema Datenbanken wird in der Q-Phase behandelt, weitere Aspekte angewandter Informatik oder auch Produktschulungen sind aber eher in anderen Schulfächern zu finden.

Die oben genannten vier Teilbereiche finden sich so nicht deckungsgleich im Lehrplan, sondern werden dort unter anderen Kategorien erfasst und dargestellt. Ein Aspekt, der hier allerdings noch unberücksichtigt ist, ist das Wechselfeld zwischen Informatiksystemen, Mensch und Gesellschaft. Die Verbreitung und intensive Nutzung von verschiedenen, besonders mobilen und vernetzten Informatiksystemen bringt viele neue gesellschaftliche Herausforderungen und Spannungsfelder mit sich. Es geht um Verantwortung in einer vernetzten Gesellschaft, aber auch um Datensicherheit oder den Urheberschutz.

Diese Aspekte treten nicht nur in verschiedenen informatischen Themen auf, sondern bieten gesellschaftswissenschaftliche Anknüpfungspunkte zu den Sozialwissenschaften, Politik, Soziologie, Psychologie, aber auch zu den Rechtswissenschaften. Gleichermaßen werden solche Gegenstände nicht nur im informatischen Fachunterricht behandelt, sondern auch in vielen Gesellschaftswissen-schaften thematisiert.

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