Unter Algorithmisierbarkeit verstehen wir die Idee, das Verhalten eines Systems durch Aktionsfolgen zu beschreiben und es so den Computern zugänglich zu machen. Die Anordnung dieser Aktionen kann durch Kontrollstrukturen strukturiert und bei Bedarf auch durch äußere Einflüsse oder innere Zustände verändert werden. Wesentlich ist, dass sich aus diesen Anordnungen ein Zeitablauf ergibt.

Unter Digitalisierbarkeit verstehen wir die Idee, beliebige Größen durch diskrete Werte auszudrücken, dafür geeignete Darstellungen zu wählen und diese technisch zu realisieren. Die Verarbeitung dieser Repräsentationen auf Bitebene führt über Schaltnetze und Schaltwerke einerseits zur Steuerung alltagstypischer Geräte wie Fahrkartenautomaten, Roboter oder Steuerungsanlagen, andererseits zu programmierbaren Systemen, also den Computern selbst, weil die Rückwirkung von Rechenergebnissen z. B. auf die Abfolge folgender Rechenschritte bewirkt, dass fest verdrahtete technische Komponenten die Flexibilität gewinnen, nicht nur eines, sondern beliebig viele und beliebig unterschiedliche Programme ausführen zu können. Auch der prinzipielle Aufbau typischer technischer Komponenten wie z. B. Speichermedien gehört in diesen Bereich, weil sich aus der Digitalisierbarkeit ihrer Verbindungskanäle ihre Anbindung an Computer oder Netzwerke ergibt.

Eng verwandt mit der Modellierbarkeit, aber im Schulsystem von anderer Qualität, ist die Idee der Kontextualisierbarkeit. Informatische Probleme sind meist nicht fachimmanent, sondern Informatikmethoden werden eingesetzt, um Probleme aus anderen Gebieten zu lösen. Fast immer sind solche Probleme in informatischer Hinsicht nicht scharf definiert. Stellen wir uns z. B. die Aufgabe, ein Hausnotrufsystem für ältere Menschen zu implementieren, dann erfordert die Dekontextualisierung eine Übersetzung von Begriffen wie Akzeptanz, Verfügbarkeit, Robustheit gegen Fehlbedienungen, … in das informatische Begriffssystem. Sie macht also aus einem weltbezogenen Problem ein informatikbezogenes, transformiert die weltlichen Aufgabenstellungen in eine informatikgerechte Form. Auf diese können die informatik-spezifischen Methoden, die den Ideen der Modellierbarkeit und Algorithmisierbarkeit zugeordnet sind, angewendet werden, und die dabei als relevant angesehenen Größen müssen durch Digitalisierung den Maschinen zugänglich gemacht werden. Ein für das Problem konfigurierter Modelltyp bildet das System dann z. B. auf ein ER-Modell ab und ermöglicht die Implementation der Algorithmen, die in diesem Fall mit einer Datenbank arbeiten. In einer Rekontextualisierung der Problemlösung, die das entstandene Informatiksystem wieder zurück auf das weltliche Ausgangssystem transformiert, ist z. B. zu diskutieren, ob die Resultate der informatisch interpretierten und somit veränderten Begriffe den ursprünglichen Intentionen noch entsprechen. Da dieses Vorgehen einerseits einen besonders engen Bezug zur Lebenswelt herstellt, andererseits in seinen Konsequenzen die Auswirkungen des Einsatzes von Informatiksystemen in der Gesellschaft thematisiert, sehen wir es nicht wie meist üblich als Vorstufe bei Modellierungsprozessen, sondern betrachten es als eigenständige Fundamentale Idee der Schulinformatik, die den Fokus auf die allgemeinbildenden Aspekte nach Klafki und Heymann richtet, etwa im Sinne der Weltorientierung und der Anleitung zum kritischen Vernunftgebrauch.

Unter Kontextualisierbarkeit verstehen wir die Idee, einerseits die meist unscharfen Vorgaben einer realen Aufgabenstellung so im informatischen Sinne zu präzisieren, dass informatisches Vorgehen möglich wird, andererseits die informatischen Produkte innerhalb des gegebenen Kontextes zu interpretieren. Beide Aspekte zusammen bilden den Rahmen für informatisches Handeln, sie verankern die Informatik in der Welt. Es handelt sich um Interpretationsvorgänge, die die Aufgaben, Wünsche und Ziele von Informatikanwendern im informatischen Sinne auf informatische Begriffe abbilden. Sie identifizieren z. B. nicht nur die relevanten Teilsysteme, sondern sie begründet deren Relevanz aus der Problemstellung. Kontextualisierung interpretiert die Qualität der gefundenen informatischen Problemlösung vor dem Hintergrund der ursprünglichen Fragestellung. Aufgrund ihrer Bedeutung für die Allgemeinbildung betrachten wir diese Vorgänge nicht als Teil des Modellbildungsprozesses, sondern als eigenständig.

Die Modellierbarkeit sehen wir in Bezug auf die Schulinformatik relativ eng. Im Kern verstehen wir darunter die Idee, die Beschreibung eines Teils der Welt den Computern zugänglich zu machen. Dafür ist ein System soweit zu abstrahieren, dass es zu einem der gängigen informatischen Modelltypen passt. In aller Regel gehört dazu, dass ein System separierbar ist, dass es also Teile enthält, die identifizierbar sind, und deren Interaktionen sich benennen lassen. In aller Regel muss dieses System auch reduzierbar sein, was bedeutet, dass seine für die Problemstellung wesentlichen Eigenschaften durch einen Satz von Daten beschreibbar sind, der kleiner ist als das System selbst. Die Idee der Modellierbarkeit bedeutet, dass nicht mit den Systemen selbst gearbeitet wird, sondern dass es ausreicht, mit geeigneten Bildern derselben umzugehen. Diese bestehen aus Datenmengen, die gewisse Strukturen enthalten, denen Systemeigenschaften entsprechen.

Aus dieser Sicht ergibt sich für die Lernenden die eher optimistische Rolle von Konstrukteuren, die miteinander und für andere Probleme analysieren und lösen. Dazu benutzen sie Informatiksysteme als Werkzeuge, und die Ergebnisse werden wiederum von eben diesen Informatiksystemen ausgeführt. Wir betonen, dass die Lernenden Probleme nicht nur analysieren, sondern anders als in vielen anderen Fächern ein Ergebnis produzieren, ein konkretes Resultat: die Schülerinnen und Schüler realisieren ihre Lösungsideen, erzeugen Produkte. Damit sind die Ergebnisse ihrer Überlegungen direkt testbar, die Auswirkungen auf das Umfeld können erprobt und ggf. verallgemeinert werden.

Realisierbarkeit kann in zwei Richtungen interpretiert werden. Einmal geht es um Fragen der prinzipiellen Realisierbarkeit, zu denen Berechenbarkeits- und Entscheidbarkeitsprobleme gehören, die eher theoretischer Art und daher in der Oberstufe behandelbar sind. Fragen der praktischen Berechenbarkeit sind in allen Altersstufen thematisierbar. Zum anderen geht es um Problemklassen, deren Lösungen von den Lernenden selbst gefunden und in Produkte umgesetzt werden können, die also von ihnen realisiert werden.

Unter die Realisierbarkeit fallen alle informatischen Aspekte, die zu Artefakten führen, den Produkten informatischen Handelns. Bei den Produkten kann es sich um Programme für die Computer, Ergebnisse von Computeraktivitäten, neu entwickelte Systeme oder Kombinationen davon handeln. Das möglicherweise nicht zu erreichende Ziel der Realisierbarkeit sind Prozesse, die immer zu Ergebnissen führen: informatischen Methoden ist es eigen, als Sinn die Lösung des Problems zu haben. Informatisches Handeln ist produktorientiert. Das unterscheidet dieses technische Fach von einem Grundlagenfach wie z. B. der Physik, das eher erkenntnisorientiert ist, und bildet in vielen allgemeinbildenden Schulformen ein Alleinstellungsmerkmal.

Unter Vernetzbarkeit verstehen wir die Idee, beliebige Systeme miteinander so zu verbinden, dass sie interagieren können. In der Regel ist die Verbindung zweiseitig, auch wenn oft eine Richtung überwiegt. Um so etwas machen zu können, müssen Schnittstellen und Standards geschaffen werden, die die Daten der Kooperationspartner in eine kompatible Form bringen. Dafür benötigt man Protokolle, die z. B. festlegen, ob es sich bei einer Bitfolge um eine Adresse oder um die verschickten Daten selbst handelt. Unabhängig vom verwendeten Protokoll ergibt sich schon aus dieser Tatsache, dass die Verschlüsselung der Daten nichts hilft, wenn sich ein Lauscher eher für die Metadaten interessiert, also in diesem Fall, wer mit wem kommuniziert. Das „Erfinden“ solcher Protokolle weckt Verständnis für die zu lösenden Teilprobleme unabhängig von den technischen Details der Standardverfahren. Netzwerke verknüpfen nicht unbedingt digitale Systeme, sondern digitale Repräsentationen. Damit ist es auch möglich, Menschen und Maschinen in Netzwerken zu verbinden: im Netzwerk agiert das digitale Pendant. Zur Vernetzbarkeit zählen wir auch Kooperation und Interaktion, also die Organisation menschlichen Handelns, allein oder in Gruppen, sowie des Zusammenwirkens von Menschen und Computern oder von Computern alleine oder miteinander.