Technological Pedagogical Content Knowledge im Informatikunterricht

Technological Knowledge

Technologisches Wissen ist das Wissen von Know-how eine Hardware oder eine Software. Welche Funktionen bzw. Möglichkeiten ein Medium anbietet zu wissen und es zu nutzen, heißt Technologisches Wissen.

„Technology knowledge (TK) is knowledge about standard technologies, such as books, chalk and blackboard, and more advanced technologies, such as the Internet and digital video. This involves the skills required to operate particular technologies. In the case of digital technologies, this includes knowledge of operating systems and computer hardware, and the ability to use standard sets of software tools such as word processors, spreadsheets, browsers, and e-mail. “(Mishra & Koehler, 2006)

Allein technologisches Wissen zu besitzen, reicht nicht das Einsetzen/Integrieren eines Mediums im Unterricht. Ein Lehrender sollte mehrere verschiedene Kenntnisse haben, damit er ein Gerät oder eine Software im Unterricht integrieren kann. Ein Beamer ist ein gutes Beispiel. Ein Techniker der sich mit so einem Gerät beschäftigt, kann das Gerät reparieren, einstellen, montieren und kennt sich mit den Funktionen des Gerätes gut aus. Aber bloß dieses technisches Wissen, der Techniker besitzt, ist nicht für die Integration im Unterricht ausreichend. Er sollte weiters noch pädagogisches Wissen haben, damit er weiß wie, wann und inwieweit er ein Beamer im Unterricht verwendet. Somit kann er erst konstruktiv und sinnvoll unterrichten.

Wie ich oben dargestellt habe, reicht bloßes Technologisches Wissen für einen guten und konstruktiven Unterricht nicht. Es werden auch andere Variablen bei dem Unterrichten benötigt. Wie Fachwissen (Mathematik, Algorithmen etc.) und pädagogisches Wissen. Ein anderes Beispiel ist eine LMS Software (Bsp. Moodle). Der Entwickler bzw. Programmierer dieses Systems kennt sich mit dem System sehr gut aus. Er weiß welche Funktionen dieses System anbietet, wie das System installiert wird, wie die Wartung des Systems durchführt wird, wie die einzelnen Komponente des Systems eingestellt wird. Er ist technisch befähigt das System sinnvoll zu benutzen. Jedoch braucht er noch mindestens ein Fachwissen und Pädagogisches Wissen (Methoden, Verfahren des Unterrichtens), damit er dieses LMS in den Unterricht integrieren und sein Fachwissen weiter vermitteln kann.

Technologien konstruktiv und effizienter in die Lehre einzubauen, benötigt technologisches Wissen der Lehrenden. Die Lehrenden sollten dieses technologische Wissen mit ihrem existierenden pädagogischen Wissen integrieren und sinnvolle neue Methode für Ihre Unterrichtumgebung finden.

Heute verwenden die Jugendliche unterschiedliche Technologische Geräte wie, Handys, IPods, Netbooks/Notebooks, Spielkonsolen usw. Sie benutzen diese Technologien täglich. Sie sind sogar süchtig von manchen Information und Kommunikation Technologien geworden. Die Lehrenden sollten sich über die Verwendungsmöglichkeiten aller diesen Technologien erkundigen ob sie auch im Unterricht eingebunden werden können.

„Neben didaktisch-methodischen Konzepten sollte auch die Förderung der Computerkompetenz der Lehrkräfte zu den Inhalten von Fortbildungen zählen, da sich in der vorliegenden Studie gezeigt hat, dass auch sie einen Einfluss darauf haben können, ob die Lehrende bereit sind, die Computer für konstruktivistisches Lernen einzusetzen.“ (Schaumburg, 2002)

Frau Schaumburg argumentiert im oberen Ansatz und in ihrer Arbeit, dass Technologie eine wichtige Rolle beim Unterrichten spielt. Sie führt eine Studie, welche die Wechselwirkung von Technologien und Lehrinhalte zeigt.

Content Knowledge

Fachwissen bezeichnet das zum Unterrichten benötigte fachspezifische Wissen, also z.B. Geschichte, Mathematik, Chemie das eine Lehrende haben sollte. Fachwissen in Informatikunterricht besteht aus unterschiedlichen Wissen wie Algorithmen und Datenstrukturen, Theoretische Informatik, Technische Informatik, Mathematik, Stochastik, Modellierung, Daten und Informatikrecht, Informatik und Gesellschaft usw. Alle diese Fächer benötigen eigene Methoden und haben eigene Voraussetzung und Abhängigkeiten.

„Content knowledge (CK) is knowledge about the actual subject matter that is to be learned or taught. The content to be covered in high school social studies or algebra is very different from the content to be covered in a graduate course on computer science or art history. “ (Mishra & Koehler, 2006)

Ein guter Mathematiker sollte außer guten mathematischen Kenntnissen auch die Fachdidaktik und technologisches Wissen haben, damit er sein mathematisches Wissen (Fachwissen) gut weitergeben kann.

„To teach all students according to today’s standards, teachers need to understand subject matter deeply and flexibly so they can help students create useful cognitive maps, relate one idea to another, and address misconceptions. Teachers need to see how ideas connect across fields and to everyday life. This kind of understanding provides a foundation for pedagogical content knowledge that enables teachers to make ideas accessible to others.” (Shulman, 1987)

Wie oben Shulman argumentiert, sollten die Lehrende auch unterschiedliche Aspekte und Abhängigkeiten seines Faches an die Studierenden weitergeben können. Sie sollten wissen wie sie ihre Kenntnisse mit realen Situationen vergleichen und dieses Wissen dann konstruktiv umsetzen.

Pedagogical Knowledge

“Pedagogical knowledge (PK) is deep knowledge about the processes and practices or methods of teaching and learning and how it encompasses, among other things, overall educational purposes, values, and aims. “ (Mishra & Koehler, 2006)

Pädagogisches Wissen ist das Wissen, wie ein Lehrender seine Lehrumgebung gestaltet, mit welchen Methoden er unterrichtet und welche Strategien er beim Unterrichten anwendet. Es beinhaltet Kenntnisse über zu verwendende Techniken oder Methoden in die Lehrumgebung. Ein Lehrer mit tiefem pädagogischem Wissen weiß, wie Studenten Kenntnisse bilden, Fachwissen erwerben. Pädagogisches Wissen beinhaltet Lerntheorien, Didaktik, Methoden des Lernens und Anwendung diese Theorien an Studenten in ihrer Lernumgebung.

Während ein Lehrender fachbezogene Wissen und technisches Wissen besitzt, sollte er auch pädagogisches Wissen besitzen, damit er die Technologie mit richtigen Methoden und Techniken ohne negativen Einfluss auf Inhalt anwendet.

Alleine Pädagogisches Wissen von praktizierenden Lehrkräften mit langen Erfahrungen ist auch nicht zufriedenstellend wenn er keine gute Fachwissen bzw. keine Technologiekenntnisse beherrscht.

TPACK

Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK) ist ein Framework, das argumentiert welches Wissen von Lehrenden erforderlich sind, um eine wirksame und konstruktive Technologieintegration im Unterricht einzubinden. Die Idee des pädagogischen Fachwissen (PCK: Pedagogical Content Knowledge) wurde erstmals von Lee Shulman genannt und TPACK baut auf den Kerngedanken von PCK durch die Einbeziehung der Technologie.

Während Shulman in seiner Arbeit über PCK geschrieben hat, war die Technologie nicht so intensiv in Alltagsverwendung. Deswegen hat er in seiner Arbeit nicht viel über Technologie diskutiert. Er beschreibt die PCK als eine Verschmelzung von Pädagogie und Fachwissen.

„Pedagogical content knowledge is of special interest because it identifies the distinctive bodies of knowledge for teaching. It represents the blending of content and pedagogy into an understanding of how particular topics, problems, or issues are organized, represented, and adapted to the diverse interests and abilities of learners, and presented for instruction. “(Shulman, 1987)

Jedoch TPCK bezeichnet einen Rahmen für die Integration der Technologie im Unterricht. Matthew Koehler und Punya Mishra, beide Dozenten an der Michigan State University, haben in ihrer wissenschaftlichen Arbeit detailliert die Technologieintegration im Unterricht abgehandelt.

„We argue, briefly, that thoughtful pedagogical uses of technology require the development of a complex, situated form of knowledge that we call Technological Pedagogical Content Knowledge (TPCK). In doing so, we posit the complex roles of, and interplay among, three main components of learning environments: content, pedagogy, and technology. “ (Mishra & Koehler, 2006)

Die TPACK Framework erfordert, dass eine wirksame Technologie-Integration für den Unterricht Verständnis und die Verhandlungen über die Beziehungen zwischen diesen drei Komponenten benötigt: Technologie, Pädagogik und Fachwissen. Ein guter Lehrende, der die Beziehungen aller diesen verschiedene Wissen kennt, besitzt eine Form von Know-how aus verschiedenen Wissen, und weiter als das Wissen eines Disziplinen (Mathematiker, Historiker...), ein Technologie-Experte (ein Computer-Ingenieur) oder ein Pädagogiker.

“Our framework emphasizes the connections, interactions, affordances, and constraints between and among content, pedagogy, and technology. In this model, knowledge about content (C), pedagogy (P), and technology (T) is central for developing good teaching. However, rather than treating these as separate bodies of knowledge, this model additionally emphasizes the complex interplay of these three bodies of knowledge.” (Mishra & Koehler, 2006)

Digitale Medien und Ihrer Einsatz im Unterricht

„Digitale Medien sind zum einen Kommunikationsmedien, die auf der Grundlage digitaler Informations- und Kommunikationstechnologie funktionieren.“ (Reinmann/Eppler, 2008)

Digitale Medien beinhalten alle Medien, die Computer Software bzw. Hardware nutzen, von auf USB Stick gespeicherten Daten bis zu im Internet verbreitete Informationen.

Der Einsatz der digitalen Medien gewinnen im Unterricht eine immer größere Bedeutung, und nicht nur in Fach Informatik, sondern in allen Fächern. Ihr Einsatz ist jedoch in der Regel weder sehr einfach noch problemlos. Die Lehrenden sollten eine Aus- Weiter oder Fortbildung über die Verwendung und Funktionen der Bildungstechnologien bekommen. Weil diese Medien Einflüsse auf die Methodik und den Inhalt der Lehr- und Lernprozesse haben. Deswegen spielt TPCK Framework eine wichtige Rolle für Lehrendenbildung im Bezug der Technologieeinsatz im Unterricht.

Hardware: Projector, Beamer, PC- Räume, Notebook, IPod, PDA, Interactive Whiteboard etc.

Software: E-Portfolio, LMS (Moodle), E-Learning Systeme, Blogs, Wikis, Audio & Video Software, Präsentation Software und Lernsoftware etc.

Alle oben angegebene digitale Medien können in Informatikunterricht sinnvoll zur Verfügung gestellt und nach Bedarf eingesetzt werden. Diese Technologien kann man Kontext-, Ort- und Zeitabhängig und nach pädagogischen Methoden und Ziele des Unterrichts bis zur gewissen Grad einsetzen.

Bei der Auswahl der einzusetzenden Medien sollte man sich nach Hubweiser (2007) unten angeführte Fragen stellen:

1. Ist dieses Medium eindeutig genug, um das intendierte Lernziel unmissverständlich und klar erscheinen zu lassen?
2. Repräsentiert dieses Medium den intendierten Inhalt derartig isomorph, dass es eine optimale Erfahrungsquelle für den Lernprozess schafft?
3. Ist dieses Medium attraktiv genug, um Aufmerksamkeit zu erregen?

Die Antworten von diesen Fragen sind für die didaktische Verwendung jedes Medium nötig, um das Ziel erfolgreich zu erreichen.

Hier werde ich zwei digitale Medien eins von Hardware und das andere von Software, die für Informatikunterricht geeignete Technologien, präsentieren.

Interaktive Whiteboard

Ein interaktives Whiteboard ist eine Tafel, die mithilfe einem Computer und Beamers funktionsfähig wird. Das Bild wird im Allgemeinen von einem Beamer auf Tafel gezeigt. Das interaktive Whiteboard ermöglicht alle Funktionen eines Computers. Die Benutzung und Steuerung des Computers erfolgt mittels Fingerdruck oder mit einem Sensorik.

- Die Benutzung eines Interaktiven Whiteboards sollte in die Lehrenden-Fortbildung gut bearbeitet werden, weil durch die verschiedenen Möglichkeiten von Technologien, können verursachen, wichtige Bildungszielen verloren zu gehen bzw. Inhalte negativ beeinflusst zu werden
- Interaktive Tafeln können Lehr- und Lernprozesse mit multimedialen Elementen bereichern. Dadurch können viele Aspekte besser veranschaulicht werden.
- Neben Interaktive Tafel sollten auch klassischen Kreidetafeln vorhanden sein. Weil im Großen und Ganzen eine Ersetzung didaktisch nicht möglich bzw. nicht sinnvoll ist.

Interaktive Whiteboards kann man für viele Informatik Lehrveranstaltungen verwenden. Beispielerweise für Statistik und Wahrscheinlichkeitstheorie, Mathematik, Technische Informatik, Grundzüge der Informatik etc.

Weil auf einer solchen Tafel die Simulationen von elektronischen Schaltungen mithilfe SIMULINK (Technische Informatik), die Berechnung viele Differentialrechnungen und Geometrie mithilfe MATLAB (Mathematik) ,die Box-Plots der Verteilung von statistischen Daten mithilfe R (Stochastik) zu veranschaulichen, ist relativ einfach und trägt des Ziels von Unterricht bei.

Diese Technologie ermöglicht Einbindung von vieler nützlichen Software im Unterricht. Zum Beispiel wenn man in Daten Modellierung ein ER Diagramm zeichnen möchte, kann man sehr leicht mithilfe eine Software (z.B. DIA) das auf der interaktiven Tafel zeichnen. Dabei lernen auch die Studierenden wie sie mit solchen Software umgehen. Einerseits lehrt der Vortragende seine Fachwissen eindrucksvoller andererseits wird diese Art und Weise als eine Einführung in benutzte Software wahrgenommen. Ein anderes Beispiel ist das der Vortragende wenn ein SQL Query schreiben und die Ergebnisse sofort veranschaulichen möchte, kann er diese sofort und wirksam auf der interaktiven Tafel realisieren. Er könnte die Ergebnisse diesen SQL Ausdruck nicht mit klassischer Tafel zeigen lassen.

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