Informatik SII EF IF Unterrichtsvorhaben

: Clemens Binder; Pläne und Orga; Curricula; 12. Februar 2015; Zugriffe: 6201

Unterrichtsvorhaben EF-I

Thema: Einführung in die Geschichte, den Aufbau und die Nutzung von Informatiksystemen und in grundlegende Begrifflichkeiten

Leitfragen: Womit beschäftigt sich die Wissenschaft der Informatik? Wie kann die in der Schule vorhandene informatische Ausstattung genutzt werden?

Vorhabenbezogene Konkretisierung:

Das erste Unterrichtsvorhaben stellt eine allgemeine Einführung in das Fach Informatik dar. Dabei ist zu berücksichtigen, dass für manche Schülerinnen und Schüler in der Einführungsphase der erste Kontakt mit dem Unterrichtsfach Informatik stattfindet, so dass zu Beginn Grundlagen des Fachs behandelt werden müssen.

Zunächst wird auf den Begriff der Information eingegangen und die Möglichkeit der Kodierung in Form von Daten thematisiert. Anschließend wird auf die Übertragung von Daten im Sinne des Sender-Empfänger-Modells eingegangen. Dabei wird eine überblickartige Vorstellung der Kommunikation von Rechnern in Netzwerken erarbeitet.

Des Weiteren soll der grundlegende Aufbau eines Rechnersystems im Sinne der Von-Neumann-Architektur erarbeitet werden und mit dem grundlegenden Prinzip der Datenverarbeitung (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) in Beziehung gesetzt werden.

Bei der Beschäftigung mit Datenkodierung, Datenübermittlung und Datenverarbeitung ist jeweils ein Bezug zur konkreten Nutzung der informatischen Ausstattung der Schule herzustellen. So wird in die verantwortungsvolle Nutzung dieser Systeme eingeführt.

Zeitbedarf: 12 Stunden

Sequenzierung des Unterrichtsvorhabens:

Unterrichtssequenzen

Zu entwickelnde Kompetenzen

Beispiele, Medien, Materialien

Information, deren Kodierung und Speicherung
- Informatik als Wissenschaft der Verarbeitung von Informationen
- Darstellung von Informationen in Schrift, Bild und Ton
- Speichern von Daten mit informatischen Systemen am Beispiel der Schulrechner
- Vereinbarung von Richtlinien zur Datenspeicherung auf den Schulrechnern (z.B. Ordnerstruktur, Dateibezeichner usw.)

Die Schülerinnen und Schüler

beschreiben und erläutern den Aufbau und die Arbeitsweise singulärer Rechner am Beispiel der „Von-Neumann-Architektur“ (A),
nutzen die im Unterricht eingesetzten Informatiksysteme selbstständig, sicher, zielführend und verantwortungsbewusst (D),
nutzen das Internet zur Recherche, zum Datenaustausch und zur Kommunikation (K).

Beispiel: Textkodierung

Kodierung und Dekodierung von Texten mit unbekannten Zeichensätzen (z.B. Wingdings)

Beispiel: Bildkodierung

Kodierung von Bildinformationen in Raster- und Vektorgrafiken

Informations- und Datenübermittlung in Netzen
- „Sender-Empfänger-Modell“ und seine Bedeutung für die Eindeutigkeit von Kommunikation
- Informatische Kommunikation in Rechnernetzen am Beispiel des Schulnetzwerks (z.B. Benut-zeranmeldung, Netzwerkordner, Zugriffsrechte, Client-Server)
- Grundlagen der technischen Umsetzung von Rechnerkommunikation am Beispiel des Internets (z.B. Netzwerkadresse, Paketvermittlung, Protokoll)
- Richtlinien zum verantwortungsvollen Umgang mit dem Internet

Beispiel: Rollenspiel zur Paketvermittlung im Internet

Schülerinnen und Schüler übernehmen die Rollen von Clients und Routern. Sie schicken spielerisch Informationen auf Karten von einem Schüler-Client zum anderen. Jede Schülerin und jeder Schüler hat eine Adresse, jeder Router darüber hinaus eine Routingtabelle. Mit Hilfe der Tabelle und einem Würfel wird entschieden, wie ein Paket weiter vermittelt wird.

Aufbau informatischer Systeme
- Identifikation typischer Komponenten informatischer Systeme und anschließende Beschränkung auf das Wesentliche, Herleitung der „Von-Neumann-Architektur“
- Identifikation des EVA-Prinzips (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als Prinzip der Verarbeitung von Daten und Grundlage der „Von-Neumann-Architektur“

Material: Demonstrationshardware, Filme/Trickfilme

Anhand der Darstellung in den Trickfilmen, die den Verlauf von Daten über Daten-/Adress- und Steuerbus zeigen wird die Van Neumann Struktur und das Geschehen in einem Rechner verdeutlicht. Ergänzend können Demonstrationsmaterialien benutzt werden.

Unterrichtsvorhaben EF-II

Thema: Grundlagen der objektorientierten Analyse, Modellierung und Implementierung anhand von Dartspiel bzw. Quadrat-treffen

Leitfrage: Wie lassen sich Gegenstandsbereiche informatisch modellieren und im Sinne einer Simulation informatisch realisieren?

Vorhabenbezogene Konkretisierung:

Ein zentraler Bestandteil des Informatikunterrichts der Einführungsphase ist die Objektorientierte Programmierung. Dieses Unterrichtsvorhaben führt in die Grundlagen der Analyse, Modellierung und Implementierung in diesem Kontext ein.

Dazu werden zunächst konkrete Gegenstandsbereiche aus der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler analysiert und im Sinne des Objektorientierten Paradigmas strukturiert. Dabei werden die grundlegenden Begriffe der Objektorientierung und Modellierungswerkzeuge wie Objektkarten, Klassenkarten oder Beziehungsdiagramme eingeführt.

Im Anschluss wird mit der Realisierung erster Projekte mit Hilfe der didaktischen Programmierumgebung Stifte und Mäuse begonnen. Die von der Bibliothek vorgegebenen Klassen werden von Schülerinnen und Schülern in Teilen analysiert und entsprechende Objekte anhand einfacher Problemstellungen erprobt. Dazu muss der grundlegende Aufbau einer Java-Klasse thematisiert und zwischen Deklaration, Initialisierung und Methodenaufrufen unterschieden werden.

Bei der Umsetzung dieser ersten Projekte lernen die Schülerinnen und Schüler die Objekte und ihre Verbibdungen der Umgebung Stifte und Mäuse kennen und erstellen selbstständig erste (weitgehend) statische Objekte. Die Verwendung von Kontrollstrukturen wird dabei auf das unabdingbare reduziert, der Quellcode besteht aus einer rein linearen Sequenz , so dass auf diese Weise eine Fokussierung auf die Grundlagen der Objektorientierung möglich wird, ohne dass algorithmische Probleme ablenken. Natürlich kann die Arbeit an diesen Projekten unmittelbar zum nächsten Unterrichtsvorhaben führen. Dort stehen unter anderem Kontrollstrukturen im Mittelpunkt.

Zeitbedarf: 12 Stunden

Sequenzierung des Unterrichtsvorhabens:

Unterrichtssequenzen

Zu entwickelnde Kompetenzen

Beispiele, Medien, Materialien

Identifikation von Objekten

Am Beispiel eines lebensweltnahen Beispiels werden Objekte im Sinne der Objektorientierten Modellierung eingeführt.
Objekte werden mit Objektkarten visualisiert und mit sinnvollen Attributen und „Fähigkeiten“, d.h. Methoden versehen.
Vertiefung: Modellierung weiterer Beispiele ähnlichen Musters

Die Schülerinnen und Schüler

ermitteln bei der Analyse einfacher Problemstellungen Objekte, ihre Eigenschaften, ihre Operationen und ihre Beziehungen (M),
modellieren Klassen mit ihren Attributen, ihren Methoden und Assoziationsbeziehungen (M),
implementieren einfache Algorithmen unter Beachtung der Syntax und Semantik einer Programmiersprache (I),
stellen den Zustand eines Objekts dar (D).

Beispiel: Dart oder „Quadrat-treffen“

Schülerinnen und Schüler betrachten ein Spiel (Dart oder „Quadrat-treffen“) und erzeugen Objekte, die in einer Klasse mit Attributen und Methoden zusammengefasst werden können.

Die Objekte

Materialien:

Ergänzungsmaterialien zum Lehrplannavigator - Allgemeine Objektorientierung

(Download EF-II.1)

Analyse von Klassen didaktischer Lernumgebungen

Objektorientierte Programmierung als modularisiertes Vorgehen (Entwicklung von Problemlösungen auf Grundlage vorhandener Klassen)
Teilanalyse der Klassen der didaktischen Lernumgebungen STIFTE UND MÄUSE

Materialien:

Dokumentation der didaktischen Bibliothek STIFTE UND MÄUSE (Download EF-II.2)

Materialien:

Ergänzungsmaterialien zum Lehrplannavigator - Sequenzielle Programmierung (Download EF-II.3)

Unterrichtsvorhaben EF-III

Thema: Grundlagen der objektorientierten Programmierung und algorithmischer Grundstrukturen in Java anhand von einfachen Animationen

Leitfragen: Wie lassen sich Animationen und Simulationen optischer Gegenstandsbereiche unter Berücksichtigung von Tastatureingaben realisieren?

Vorhabenbezogene Konkretisierung:

Der Schwerpunkt dieses Unterrichtsvorhabens liegt auf der Entwicklung mehrerer Projekte, die durch Eingaben des Benutzers gesteuerte Animationen aufweisen. Zunächst wird ein Projekt bearbeitet, das in Anlehnung an das vorangegangene Unterrichtsvorhaben eine Szene darstellt, die lediglich aus Objekten besteht, zu denen das didaktische System Klassen vorgibt. Einzelne Objekte der Szene werden animiert, um ein einfaches Spiel zu realisieren oder die Szene optisch aufzuwerten. Für die Umsetzung dieses Projekts werden Kontrollstrukturen in Form von Schleifen und Verzweigungen benötigt und eingeführt.

Sind an einem solchen Beispiel im Schwerpunkt Schleifen und Verzweigungen eingeführt worden, sollen diese Konzepte an weiteren Beispielprojekten eingeübt werden. Dabei muss es sich nicht zwangsläufig um solche handeln, bei denen Kontrollstrukturen lediglich zur Animation verwendet werden. Das Unterrichtsvorhaben schließt mit einem Projekt, das komplexere grafische Elemente beinhaltet, so dass die Schülerinnen und Schüler mehr als nur die Klasse erstellen müssen, welche die Szene als Ganzes darstellt. Elemente der Szene müssen zu sinnhaften eigenen Klassen zusammengefasst werden, die dann ihre eigenen Attribute und Dienste besitzen. Auch dieses Projekt soll eine Animation, ggf. im Sinne einer Simulation, sein, bei der Attributwerte von Objekten eigener Klassen verändert werden und diese Veränderungen optisch sichtbar gemacht werden.

Komplexere Assoziationsbeziehungen zwischen Klassen werden in diesem Unterrichtsvorhaben zunächst nicht behandelt. Sie stellen den Schwerpunkt des folgenden Vorhabens dar.

Zeitbedarf: 18 Stunden

Sequenzierung des Unterrichtsvorhabens:

Unterrichtssequenzen

Zu entwickelnde Kompetenzen

Beispiele, Medien, Materialien

Bewegungsanimationen am Beispiel einfacher grafischer Objekte

Kontinuierliche Verschiebung, Drehung eines Objekts mit Hilfe einer Schleife (While-Schleife)
Tastatur-/Mausabfrage zur Realisierung einer Schleifenbedingung für eine Animationsschleife
Mehrstufige Animationen mit mehreren sequenziellen Schleifen
Meldungen zum „Abstand“ zweier Objekte mit Hilfe von Abstandsberechnungen und Verzweigungen (IF-Anweisungen) – Wertung des Dartscheibenwurfs

Die Schülerinnen und Schüler

analysieren und erläutern einfache Algorithmen und Programme (A),
entwerfen einfache Algorithmen und stellen sie umgangssprachlich und grafisch dar (M),
ermitteln bei der Analyse einfacher Problemstellungen Objekte, ihre Eigenschaften, ihre Operationen und ihre Beziehungen (M),
modellieren Klassen mit ihren Attributen, ihren Methoden und Assoziationsbeziehungen (M),
ordnen Attributen, Parametern und Rückgaben von Methoden einfache Datentypen, Objekttypen oder lineare Datensammlungen zu (M),
ordnen Klassen, Attributen und Methoden ihren Sichtbarkeitsbereich zu (M),
modifizieren einfache Algorithmen und Programme (I),
implementieren Klassen in einer Programmiersprache auch unter Nutzung dokumentierter Klassenbibliotheken (I),
implementieren Algorithmen unter Verwendung von Variablen und Wertzuweisungen, Kontrollstrukturen sowie Methodenaufrufen (I),
implementieren einfache Algorithmen unter Beachtung der Syntax und Semantik einer Programmiersprache (I),
testen Programme schrittweise anhand von Beispielen (I),
interpretieren Fehlermeldungen und korrigieren den Quellcode (I).

Beispiel: Dart oder „Quadrat-treffen“

Die Schülerinnen und Schüler realisieren mit Objekten das Dart Spiel (Pfeil fällt, dreht sich, fliegt über den Bildschirm auf eine runde Zielscheibe. Schüler und Schülerinnen treffen mit der Maus gezeichnete Quadrate.

Materialien:

Ergänzungsmaterialien zum Lehrplannavigator – Kontrollstrukturen (Download EF-III.1)

Erstellen und Verwalten größerer Mengen einfacher grafischer Objekte

Erzeugung von Objekten mit Hilfe von Zählschleifen (FOR-Schleife)
Vertiefung: Verschiedene Feldbeispiele

Beispiel: Rotkäppchen und der Wolf

Die Schülerinnen und Schüler realisieren den Wolf, der Rotkäppchen (zufällig/gezielt) sucht.

Materialien:

Ergänzungsmaterialien zum Lehrplannavigator - Kontrollstrukturen (Download EF-III.2)

Modellierung und Animation komplexerer grafisch repräsentierbarer Objekte

Modellierung eines Simulationsprogramms mit eigenen Klassen, die sich selbst mit Hilfe von einfachen Objekten zeigen mit Hilfe eines Implementationsdiagramms
Implementierung eigener Methoden mit und ohne Parameterübergabe
Realisierung von Zustandsvariablen
Thematisierung des Geheimnisprinzips und des Autonomitätsprinzips von Objekten
Animation mit Hilfe des Aufrufs von selbstimplementierten Methoden
Vertiefung: Weitere Projekte

Beispiel: Uhren

Die Schülerinnen und Schüler erstellen eine Simulation mehrerer Uhren für verschiedene Zeitzonen.

Beispiel: Ampeln

Die Schülerinnen und Schüler erstellen eine Ampelkreuzung mit mehreren Ampelanlagen an einem Bahnübergang.

Materialien:

Ergänzungsmaterialien zum Lehrplannavigator – Eigene Klassen (Download EF-III.3)

Unterrichtsvorhaben EF-IV

Thema: Modellierung und Implementierung von Klassen- und Objektbeziehungen anhand von grafischen Spielen und Simulationen

Leitfrage: Wie lassen Objekte auseinander ableiten - Vererbung

Vorhabenbezogene Konkretisierung:

Dieses Unterrichtsvorhaben beschäftigt sich im Schwerpunkt mit dem Aufbau komplexerer Datenbeziehungen.

Ausgehend von dem vorherigen Unterrichtsvorhaben – Dartscheibe – wird ein Billardtisch mit Kugeln, die sich darauf bewegen konzipiert. Zur Erweiterung der Sicherheit bei Verzweigungen wird der Abprall der Kugeln am Rand thematisiert. Über verschiedene Kugeltypen (Farbkugel, Karnevalskugel, Reibungskugel, Panoptikumskugel, …) wird das Prinzip der Vererbung thematisiert.

Zeitbedarf: 18 Stunden

Sequenzierung des Unterrichtsvorhabens:

Unterrichtssequenzen

Zu entwickelnde Kompetenzen

Beispiele, Medien, Materialien

Vertiefung des Datenstrukturbegriffs und Einführung des Prinzips der dynamischen Datenstrukturen

Einführung in die Datenstrukturen
Einführung der entsprechenden Klassen mit ihren Klassenstrukturen
Steuerung einfacher grafischer Objekte über eine Referenz aktuell, die jeweils durch eine Klickselektion mit der Maus auf ein neues Objekt gesetzt werden kann.

Die Schülerinnen und Schüler

analysieren und erläutern eine objektorientierte Modellierung (A),
stellen die Kommunikation zwischen Objekten grafisch dar (M),
ermitteln bei der Analyse einfacher Problemstellungen Objekte, ihre Eigenschaften, ihre Operationen und ihre Beziehungen (M),
modellieren Klassen mit ihren Attributen, ihren Methoden und Assoziationsbeziehungen (M),
ordnen Attributen, Parametern und Rückgaben von Methoden einfache Datentypen, Objekttypen oder lineare Datensammlungen zu (M),
ordnen Klassen, Attributen und Methoden ihren Sichtbarkeitsbereich zu (M),
modellieren Klassen unter Verwendung von Vererbung (M),
implementieren Klassen in einer Programmiersprache auch unter Nutzung dokumentierter Klassenbibliotheken (I),
testen Programme schrittweise anhand von Beispielen (I),
interpretieren Fehlermeldungen und korrigieren den Quellcode (I),
modifizieren einfache Algorithmen und Programme (I),
stellen Klassen, Assoziations- und Vererbungsbeziehungen in Diagrammen grafisch dar (D),
dokumentieren Klassen durch Beschreibung der Funktionalität der Methoden (D).

Beispiel: Billiard

Die Schülerinnen und Schüler realisieren einen Billiardtisch und eine Reihe von unterschiedlichen Kugeln, die als Objekte durch Vererbung aus einer Grundkugel hervorgehen.

Materialien:

Beispiel: Zug

Die Schülerinnen und Schüler entwickeln ein Spiel, bei dem ein Zug entsteht und über den Bildschirm fährt und durch anklicken mit der Maus zum Richtungswechsel gebracht werden kann.

Materialien:

Ergänzungsmaterialien zum Lehrplannavigator - Kontrollstrukturen

Entwicklung eines Spiels mit der Notwendigkeit von Kollisionskontrollen zwischen zwei oder mehr grafischen Objekten

Modellierung des Spiels ohne Berücksichtigung der Kollision mit Hilfe eines Implementationsdiagramms
Dokumentation der Klassen des Projekts
Implementierung eines Prototypen ohne Kollision
Ergänzung einer Kollisionsabfrage durch zusätzliche Assoziationsbeziehungen in Diagramm, Dokumentation und Quellcode
Verallgemeinerung der neuen Verwendung von Objektreferenzen
Vertiefung: Entwicklung weiterer Spiele und Simulationen mit vergleichbarer Grundmodellierung

Materialien:

Ergänzungsmaterialien zum Lehrplannavigator – Assoziationen (Download EF-IV.1)

Informationsblatt: Implementationsdiagramme (Download EF-IV.2)

Erarbeitung einer Simulation mit grafischen Objekten, die sich durch unterschiedliche Ergänzungen voneinander unterscheiden (Vererbung durch Spezialisierung ohne Überschreiben von Methoden)

Analyse und Erläuterung einer Basisversion der grafischen Klasse
Realisierung von grafischen Erweiterungen zur Basisklasse mit und ohne Vererbung (Implementationsdiagramm und Quellcode)
Verallgemeinerung und Reflexion des Prinzips der Vererbung am Beispiel der Spezialisierung

Materialien:

Ergänzungsmaterialien zum Lehrplannavigator – Vererbung (Download EF-IV.3)

Entwicklung einer komplexeren Simulation mit grafischen Elementen, die unterschiedliche Animationen durchführen (Vererbung mit Überschreiben von Methoden)

Analyse und Erläuterung einer einfachen grafischen Animationsklasse
Spezialisierung der Klasse zu Unterklassen mit verschiedenen Animationen durch Überschreiben der entsprechenden Animationsmethode
Reflexion des Prinzips der späten Bindung
Vertiefung: Entwicklung eines vergleichbaren Projekts mit einer (abstrakten) Oberklasse

Beispiel: Flummibälle

Die Schülerinnen und Schüler entwickeln eine Simulation von Flummibällen, bei der unterschiedliche Bälle unterschiedliche Bewegungen durchführen.

Beispiel: Weihnachtsbaum

Die Schülerinnen und Schüler entwickeln eine Simulation eines Weihnachtsbaums mit Hilfe einer abstrakten Klasse Schmuck.

Materialien:

Ergänzungsmaterialien zum Lehrplannavigator – Vererbung (Download EF-IV.4)

Unterrichtsvorhaben EF-V

Thema: Such- und Sortieralgorithmen anhand kontextbezogener Beispiele

Leitfragen: Wie können Objekte bzw. Daten effizient sortiert werden, so dass eine schnelle Suche möglich wird?

Vorhabenbezogene Konkretisierung:

Dieses Unterrichtsvorhaben beschäftigt sich mit der Erarbeitung von Such- und Sortieralgorithmen. Der Schwerpunkt des Vorhabens liegt dabei sowohl auf den Algorithmen selbst als auch auf deren Implementierung.

Zunächst erarbeiten die Schülerinnen und Schüler mögliche Einsatzszenarien für Such- und Sortieralgorithmen, um sich der Bedeutung einer effizienten Lösung dieser Probleme bewusst zu werden. Anschließend werden Strategien zur Sortierung mit Hilfe eines explorativen Spiels von den Schülerinnen und Schülern selbst erarbeitet und hinsichtlich der Anzahl notwendiger Vergleiche auf ihre Effizienz untersucht.

Daran anschließend werden die ausgewählte Strategien systematisiert, im Pseudocode notiert und implementiert. Die Schülerinnen und Schüler sollen auf diese Weise das Sortieren durch Vertauschen, das Sortieren durch Auswählen und mindestens einen weiteren Sortieralgorithmus, kennen lernen. Die Implementierung kann dabei in arbeitsteiliger Gruppenarbeit erfolgen.

Des Weiteren soll das Prinzip der binären Suche behandelt und nach Effizienzgesichtspunkten untersucht werden.

Zeitbedarf: 18 Stunden

Sequenzierung des Unterrichtsvorhabens:

Unterrichtssequenzen

Zu entwickelnde Kompetenzen

Beispiele, Medien, Materialien

Explorative Erarbeitung der Struktur Liste

Listen im Kontext informatischer Systeme und im Alltag (z.B. Dateisortierung, Tabellenkalkulation, Telefonbuch, Bundesligatabelle, usw.)
Vergleich zweier Elemente als Grundlage eines Sortieralgorithmus
Erarbeitung eines Sortieralgorithmus durch die Schülerinnen und Schüler

Die Schülerinnen und Schüler

beurteilen die Effizienz von Algorithmen am Beispiel von Sortierverfahren hinsichtlich Zeit und Speicherplatzbedarf (A),
entwerfen einen weiteren Algorithmus zum Sortieren (M),
analysieren Such- und Sortieralgorithmen und wenden sie auf Beispiele an (D).

Beispiel: Bundesjugendspiele

Die Schülerinnen und Schüler bekommen die Aufgabe, eine (beispielhafte) DVD/Büchersammlung zu systematisieren und in einer Datenstruktur aufzunehmen (Liedtitel, Band bzw. Autor,Buchtitel )

Materialien:

Computer science unplugged – Sorting Algorithms, URL:

csunplugged.org/sorting-algorithms abgerufen: 30. 03. 2014

Systematisierung von Algorithmen und Effizienzbetrachtungen

Formulierung (falls selbst gefunden) oder Erläuterung von mehreren Algorithmen im Pseudocode (auf jeden Fall: Sortieren durch Vertauschen, Sortieren durch Auswählen)
Anwendung von Sortieralgorithmen auf verschiedene Beispiele
Bewertung von Algorithmen anhand der Anzahl der nötigen Vergleiche
Variante des Sortierens durch Auswählen (Nutzung eines einzigen oder zweier Felder bzw. lediglich eines einzigen zusätzlichen Ablageplatzes oder mehrerer neuer Ablageplätze)
Effizienzbetrachtungen an einem konkreten Beispiel bezüglich der Rechenzeit und des Speicherplatzbedarfs
Analyse des weiteren Sortieralgorithmus (sofern nicht in Sequenz 1 und 2 bereits geschehen)

Beispiele: Sortieren durch Auswählen,

Sortieren durch Vertauschen, Quicksort

Quicksort ist als Beispiel für einen Algorithmus nach dem Prinzip Teile und Herrsche gut zu behandeln. Kenntnisse in rekursiver Programmierung sind nicht erforderlich, da eine Implementierung nicht angestrebt wird.

Materialien:

Computer science unplugged – Sorting Algorithms, URL:

csunplugged.org/sorting-algorithms abgerufen: 30. 03. 2014

Materialien:

Computer science unplugged – Searching Algorithms, URL:

www.csunplugged.org/searching-algorithms, abgerufen: 30. 03. 2014

Unterrichtsvorhaben EF-VI

Thema: Geschichte der digitalen Datenverarbeitung und die Grundlagen des Datenschutzes

Leitfrage: Welche Entwicklung durchlief die moderne Datenverarbeitung und welche Auswirkungen ergeben sich insbesondere hinsichtlich neuer Anforderungen an den Datenschutz daraus?

Vorhabenbezogene Konkretisierung:

Das folgende Unterrichtsvorhaben stellt den Abschluss der Einführungsphase dar. Schülerinnen und Schüler sollen exemplarisch mit verschiedenen Verschlüsselungsverfahren aus dem Kontext der Geschichte der Datenverarbeitung vertraut gemacht werden und den daraus sich ergebenen Fragen des Datenschutzes. Diese Themenbereiche werden in z.T. in Kleingruppen bearbeitet und in Form von Plakatpräsentationen vorgestellt.

Anschließend wird verstärkt auf den Aspekt des Datenschutzes eingegangen. Dazu wird das Bundesdatenschutzgesetz in Auszügen behandelt und auf schülernahe Beispielsituationen zur Anwendung gebracht. Dabei steht keine formale juristische Bewertung der Beispielsituationen im Vordergrund, die im Rahmen eines Informatikunterrichts auch nicht geleistet werden kann, sondern vielmehr eine persönliche Einschätzung von Fällen im Geiste des Datenschutzgesetzes.

Zeitbedarf: 6 Stunden

Sequenzierung des Unterrichtsvorhabens:

Unterrichtssequenzen

Zu entwickelnde Kompetenzen

Beispiele, Medien, Materialien

Selbstständige Erarbeitung von Themen durch die Schülerinnen und Schüler

Mögliche Themen zur Erarbeitung in Kleingruppen:
- „Eine kleine Geschichte der Digitalisierung: vom Morsen zum modernen Digitalcomputer“
- „Eine kleine Geschichte der Kryptographie: von Caesar zur Enigma“
- „Kodieren von Texten und Bildern: ASCII, RGB und mehr“
- „Auswirkungen der Digitalisierung: Veränderungen der Arbeitswelt und Datenschutz“
Vorstellung und Diskussion durch Schülerinnen und Schüler

Die Schülerinnen und Schüler

bewerten anhand von Fallbeispielen die Auswirkungen des Einsatzes von Informatiksystemen (A),
erläutern wesentliche Grundlagen der Geschichte der digitalen Datenverarbeitung (A),
stellen ganze Zahlen und Zeichen in Binärcodes dar (D),
interpretieren Binärcodes als Zahlen und Zeichen (D),
nutzen das Internet zur Recherche, zum Datenaustausch und zur Kommunikation. (K).

Beispiel: Ausstellung zu informatischen Themen

Die Schülerinnen und Schüler bereiten eine Ausstellung zu informatischen Themen vor. Dazu werden Stellwände und Plakate vorbereitet, die ggf. auch außerhalb des Informatikunterrichts in der Schule ausgestellt werden können.

Materialien:

Schülerinnen und Schüler recherchieren selbstständig im Internet, in der Schulbibliothek, in öffentlichen Bibliotheken, usw.

Vertiefung des Themas Datenschutz

Erarbeitung grundlegender Begriffe des Datenschutzen
Problematisierung und Anknüpfung an die Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler
Diskussion und Bewertung von Fallbeispielen aus dem Themenbereich „Datenschutz“

Beispiel: Fallbeispiele aus dem aktuellen Tagesgeschehen

Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Fallbeispiele aus ihrer eigenen Erfahrungswelt oder der aktuellen Medienberichterstattung.

Materialien:

Materialblatt zum Bundesdatenschutzgesetz (Download EF-VI.1)

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