Ansatz: Dekonstruktion von Informatiksystemen

Die Dekonstruktion von Informatiksystemen ist ein Unterrichtsansatz von Johannes Magenheim, der Schülerinnen und Schülern ermöglicht, sich die Informatik vielfältig unter verschiedenen Aspekten zu erschliessen. In der Programmierung kann beispielsweise ein Zugang zu objektorientierten Sichtweisen ermöglicht werden. Ebenso lassen sich auch andere Programmierpardigmen sowie generell das Softwaredesign (Design Pattern), die Systemarchitektur, Hardware inkl. Vernetzung, GUI, Produkt-Prozess-Relation etc. erschliessen. Dabei werden dann auch die sozio-technischen Aspekte der Systemgestaltung offenbar.

Grundidee
Im derzeitigen Informatikunterricht der Sekundarstufe II hat die Analyse sowie die (objektorientierte) Modellierung und Implementierung von Softwaresystemen einen grossen Stellenwert. Bei der Dekonstruktion werden derartige Informatiksysteme systematisch zerlegt und analysiert. Dabei sollen die Schüler die innere Struktur und Funktionsweise dieser Systeme verstehen lernen. Durch diesen Prozess der Dekonstruktion erwerben die Lernenden beispielsweise im Rahmen der objektorientierten Modellierung und Programmierung Kenntnisse über:

• Objekte und Klassen
• Vererbung und Polymorphie
• Kapselung und Datenabstraktion

Diese Konzepte der objektorientierten Programmierung werden somit anhand konkreter Beispiele erfahrbar gemacht. Auf Grundlage dieser Dekonstruktion kann das System zielgerichtet weiterentwickelt werden.

Vorgehen
Das Vorgehen bei der Dekonstruktion in diesem konkreten Beispiel umfasst typischerweise folgende Schritte:

• Auswahl eines geeigneten Informatiksystems
• Analyse der Systemarchitektur und Identifikation von Objekten
• Untersuchung der Objektinteraktionen und Schnittstellen
• Erkennen von Vererbungsbeziehungen und Polymorphie
• Nachvollziehen der Kapselung und Datenabstraktion

Durch diesen explorativen Ansatz sollen die Schüler die objektorientierte Denkweise erlernen und auf andere Problemstellungen übertragen können. Die hier exemplarisch dargestellte Vorgehensweise lässt sich auch auf andere Teilgebiete und Systeme der Informatik übertragen.

Dekonstruktion Kryptologie
Johannes Magenheim vertritt einen Ansatz der Dekonstruktion von Informatiksystemen als Unterrichtsmethode für den Informatikunterricht. Dieser Ansatz zielt darauf ab, das Verhalten und die Struktur von Informatiksystemen systematisch zu erkunden und zu analysieren. Am Beispiel der Kryptologie in der Sekundarstufe I kann dieser Ansatz wie folgt umgesetzt werden:

Verhaltenssicht (Black-Box) Die Schüler untersuchen zunächst das nach aussen sichtbare Verhalten kryptographischer Systeme, also die Verschlüsselung und Entschlüsselung von Nachrichten. Sie erfahren, wie Kryptographie zur Gewährleistung von Vertraulichkeit, Integrität und Nichtabstreitbarkeit eingesetzt wird. Praktische Beispiele sind die Nummerierung von Klausurblättern oder der Einsatz von Siegeln zur Nachrichtensicherung in der Geschichte.

Struktursicht (White-Box) Anschliessend wird die Implementierung kryptographischer Verfahren wie symmetrische Verschlüsselung, Hash-Funktionen und asymmetrische Verschlüsselung analysiert. Die Schüler lernen die zugrunde liegenden Algorithmen und Konzepte wie Schlüsselverteilung und digitale Signaturen kennen. Dabei werden auch Stärken und Schwächen der Verfahren kritisch beleuchtet. Durch diese Dekonstruktion sollen die Schüler ein tieferes Verständnis für kryptographische Systeme entwickeln und die fundamentalen Ideen der Kryptologie als vernetzte Konzepte der Informatik erkennen.

Quelle:
Magenheim, Johannes: Informatik Lernlabor - Systemorientierte Didaktik in der Praxis
in: Informatische Fachkonzepte im Unterricht, S. 12-30, GI Bonn
INFOS 2003, 10. GI-Fachtagung Informatik und Schule

Die KI 'perplexity' hat eine Vorlage erstellt, die dann anschliessend inhaltlich und redaktionell überarbeitet wurde.