Digitalisierung und Industrie 4.0 im österreichischen Bildungswesen

Christian Schrack, Christian Dorninger, Sept.2019

Im Teil I haben wir die Herausforderungen der Digitalisierung auf der Ebene 1, Schulverwaltung und der Ebene 2, E-Learning betrachtet. Im Teil II wollen wir auf die Digitalisierung in Form des Informatikunterrichts (Ebene 3) und des beruflichen Unterrichts (Ebene 4) eingehen, im Hinblick auf aktuelle Themenstellungen der Industrie 4. 0 und Künstlichen Intelligenz.

Teil 2: Herausforderungen der Berufsbildung

A. Industrie 4.0 und berufsbildende Schulen

In der Ebene 3 und 4 (Teil 1) der Digitalisierung steht letztlich die Weiterbildungsbereitschaft engagierte Lehrpersonen der Informatik und entsprechender fachtheoretischer und fachpraktischer Gegenstände im Mittelpunkt. Weiterbildung ist hier nicht nur im klassischen Sinn zu sehen, sondern in der Motivation der Lehrpersonen Unterricht auf der Höhe der Zeit anzubieten. Für viele Lehrpersonen ist das Unterrichten die „finale Berufung“, nachdem sie zuvor an entsprechender Stelle in der Wirtschaft gearbeitet haben. Die Zusammenarbeit mit Betrieben und tertiären Einrichtungen der Region gehören daher an berufsbildenden Schulen zur Selbstverständlichkeit. Das dürfte zu den Vorzügen der österreichischen Berufsbildung zählen, die auch international Beachtung finden. Wahrscheinlich gibt es in den Ebenen der Digitalisierung keinen Punkt in der Berufsbildung, der derzeit besser abgedeckt ist. Sorgen bereitet lediglich die höhere Dropout-Rate der Informatik-Schülerinnen und -Schüler gegenüber anderen Ausbildungen, der das BMBWF in Zukunft mit der Initiierung eines „Buddy-Systems“ auf Schulstandortebene entgegenwirken will (Dorninger 2018).

Wenn die Industrie, das Bankwesen und der Dienstleistungssektor „händeringend“ nach IT Fachkräften suchen, gilt es zu unterscheiden, ob hier IT-Expertinnen bzw.IT-Experten der Ebene 3 oder IT-Generalistinnen bzw. IT-Generalisten der Ebene 4 in der eingangs vorgestellten Aufstellung gefordert sind. Diese Unterscheidung ist auch im Hinblick auf die Herausforderungen der Industrie 4.0 zentral. Banken sprechen in diesem Zusammenhang von einem „T-Shape-Model“, d.h. Personen die eine Tiefenqualifikation in Informatik oder speziellen Bereichen der Informatik wie Internet of Things, Big Data, Block Chain und Cyber Security haben (das würde dem senkrechten Balken des T entsprechen) und – wie im Fall der Banken–auch Kenntnisse im Bereich des Bankenwesens (Querbalken des T) mitbringen.

Zentrales Anliegen der Industrie 4.0 ist die Verknüpfung der Produktions- und Wertschöpfungsketten durch Digitalisierung. Zur Hebung weiterer Rationalisierungsreserven und zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen sollen manuelle aber auch kognitive Routinetätigkeiten in Hinkunft durch „Maschinen“ erledigt werden. Durch die Digitalisierung gehen Arbeitsplätze verloren und die Arbeit verändert sich. Die Auswirkungen auf den Arbeitsmarkt sind Bestandteil der Diskussionen in den Arbeitsgruppen der „Plattform Industrie 4.0“, die mit der Wirtschaft, den Sozialpartnern und dem Bildungssektor geführt werden. Untersuchungen zeigen auch, dass Branchen, die bereits stärker digitalisiert sind im 10 Jahresvergleich gegenüber anderen Branchen an Arbeitsplätzen überraschender Weise zulegen konnten (Streissler-Führer, 2016). Die Aufgabe der Berufsbildung ist es jedenfalls für Zukunftsberufe auszubilden, womit wir zum Berufsbildung 4.0 Modell kommen.

B. Berufsbildung 4.0 Modell

Zunächst gilt es möglichst früh für Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (kurz MINT) zu begeistern (siehe linker Teil der Abbildung 2). Auch die Vermittlung basaler digitaler Kompetenzen aber auch das Denken in Algorithmen und Coding sollte bereits in den vorgelagerten Bildungsstufen beginnen. Da die Anzahl der männlichen IT-Beschäftigten die der weiblichen in der Wirtschaft um das Dreifache übertrifft, sind gemeinsame Anstrengungen von Wirtschaft, Bildung und Gesellschaft vonnöten, um Frauen und Männer gleichermaßen für diesen anspruchsvollen Arbeitsmarkt anzuwerben (Dorninger 2018). Die Beteiligung an entsprechenden Initiativen wie MINT Gütesiegel für Schulen, MINT-3D-Druck und die Teilnahme an Lehrgängen für MINT-Lehrende können alle Schulen unterstützen.

In der Sekundarstufe II teilen sich die Wege der Digitalisierung in der Allgemeinbildung und der Berufsbildung besonders in der Ebene 3, der Informatik. In der AHS-Oberstufe sind in Summe zwei Wochenstunden Informatik in der neunten Schulstufe verpflichtend vorgesehen. An Standorten mit dem Wahlpflichtfach Informatikkönnen weitere Wochenstunden dazu kommen.

Das Angebot an Informatikstunden an berufsbildenden Schulen startet bei acht Wochenstunden verteilt auf fünf Jahre. Je nach Schwerpunkt werden weitere Informatik orientierte Gegenstände angeboten. Spitzenreiter sind die angeführten Höheren Lehranstalten und Handelsakademien mit Informatikschwerpunkt, die rund die Hälfte der in fünf Jahren zur Verfügung stehenden Unterrichtszeit dieser Ausbildung zur IT-Spezialistin bzw. zum IT-Spezialisten widmen. Das eröffnet eine gute Vorbereitung auf die neuen Herausforderungen am Arbeitsmarkt, auch im europäischen Vergleich.

An diesem Punkt schließt auch die angesprochene Ebene 4 in der Berufsbildung an, die sich der Ausbildung von IT-Generalistinnen und IT- Generalisten widmet (siehe Abbildung 2, oberster Kasten). Dieser Personengruppe kommt im Hinblick auf die Querschnittmaterie Industrie 4.0 eine besondere Bedeutung zu. Dabei sind fast alle Berufsbereiche erfasst – vom primären Sektor (Landwirtschaft, Precision Farming) über Produktion (Maschinenbau, Mechatronik, Prozesstechnik) bis hin zum tertiären Sektor (Internethandel, Tourismus).

C: Fazit – Industrie 4.0 braucht eine starke Berufsbildung!

In den Zukunftsberufen gehören Industrie 4.0 und künstlich Intelligenz zu den zentralen Querschnittsthemen. Innovatives Denken und interdisziplinäres Teamwork bei Lehrenden wie Lernenden schaffen dabei gute Voraussetzungen. Innovationen an Schulen unterliegen besonderen Rahmenbedingungen, Abläufen und Ritualen, die Schulleitung gezielt fördern kann.

• Bei der Digitalisierung der Ebene 1, der Schulverwaltung gibt es durchaus Verbesserungspotential – die wesentlichen Bereiche wurden bereits angegangen. Ein universell einsetzbares, digitales Prüfungssystem für schriftliche Leistungsfeststellung würde das „digitale Paket“ mit Schnittstelle zum Verwaltungsbereich abrunden. Erste Pilotierungen der „Reife- und Diplomprüfung Digital“ sind erfolgreich verlaufen.
• Die Ebene 2, das E-Learning könnte nach rund 20 Jahren eine Auffrischung vertragen – überlegenswert sind weitere Formen von Notebookklassen und das im Teil I angesprochene Peer Learning via Lernplattform.
• Die Ebene 3, der Informatikunterricht sollten nicht nur auf der Höhe der Zeit erfolgen, sondern die zentrale Bedeutung dieses Gegenstands sollte sich auch in der Stundentafel niederschlagen. Das Denken in Prozessen, Algorithmen, Coding und Datamining sind sowohl für Industrie 4.0 als auch für Künstliche Intelligenz unverzichtbar.
• Der Einsatz beruflicher Software (Ebene 4) in Fachtheorie und Fachpraxis ermöglicht wie angeführt Aufgabenstellungen des jeweiligen Gegenstandsbereichs praxisnah zu lösen. Neben der Frage der geeigneten Software gilt es sich dem Diskurs zu widmen, inwieweit der zeitgemäßen Technologieeinsatzes die bisher erwartenden „analoge Grundfertigkeiten“ der Lernenden verzichtbar macht.
• Für aktuelle Themen wie Internet of Things, Big Data, Cyber Security und Künstliche Intelligenz können seit der SchUG-Novelle 2016 relativ unkompliziert Lehrbeauftragte aus der Industrie oder von Hochschulen geholt werden, das könnte nun umgesetzt werden.

Im Rahmen der Digitalisierung bieten sich weitere spezifische Ansätze für die Berufsbildung an: 

• Mit Game Based Learning und Virtual Reality Ansätze im Unterricht können „spie­lerisch“ Fertigkeiten für die Praxis erworben werden. Die Virtualisierung ermöglicht vor allem in naturwissenschaftlichen und fachtheoretischen und fachpraktischen Gegenständen neue didaktische Möglichkeiten. Besonders spannende Lernanlässen bieten sich den Lernende der Oberstufe, wenn sie selbst an der Erstellung von Spielen und virtuelle Lernumgebungen beteiligt sind.
• Die Themen Industrie 4.0 und Künstliche Intelligenz eröffnen viele Querverbindungen zu anderen auch allgemeinbildenden Fächern. Im Mittelpunkt stehen dabei Fragen der Technikfolgenabschätzung, der gesellschaftlichen Veränderung und der Ethik.
• Die Digitalisierung verändert die Berufsbilder in einem nie da gewesenen Ausmaß. Bildungskooperationen mit tertiären Einrichtungen und Leitbetrieben der Region liegen hier auf der Hand.
• Dabei können sich zukünftige Absolventinnen und Absolventen von verschiedenen berufsbildenden Schulen im Rahmen von gemeinsamen, schulübergreifenden Diplomarbeiten auf Themenstellungen der Industrie 4.0 vorbereiten.

Der umrissene Innovationsprozess in der beruflichen Ausbildung der Ebene 4 entspricht dem Muster des Innovationsprozesses im E-Learning der Ebene 2: Pioniere sollten ihre Disziplin vortrefflich beherrschen und vorantreiben, müssen Digitalisierung verstehen, aber nicht zwingend auch Informatikerinnen bzw. Informatiker sein. Weiters ist die Digitalisierung nicht als Aufgabe einzelner Lehrender zu sehen, sondern Teil der strategischen Herausforderung am Schulstandort. Dabei ist die österreichische Berufsbildung auf einem guten Weg.

Literatur

Dorninger et. al (2018): IT-Arbeitskräfte Mangel, internes Arbeitspapier BMBWF

Pfeiffer (2016): Auswirkungen von Industrie 4.0 auf Aus- und Weiterbildung

Schrack (2019): Digitalisierung und Industrie 4.0 in der österreichischen Berufsbildung; in: Schulverwaltung aktuell; Wolters Kluver, Köln

Streissler-Führer (2016): Digitalisierung, Produktivität und Beschäftigung, erstellt für BKA, Wien