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UV 7.6 Wo spielen Computer in Alltagsgeräten eine Rolle?

Leitfragen:
  • Was steckt hinter dem Begriff Informatiksystem?
  • Warum werden immer mehr Alltagsgeräte durch Informatiksysteme gesteuert?
  • Wie ist die Hardware von Informatiksystemen grundlegend aufgebaut?
  • Welche Rolle spielt die Software?
Ausschärfung der Inhaltsschwerpunkte:
  • Sammlung von Einsatzkontexten von Informatiksystemen
  • Kriteriengeleitete Erkundung von Informatiksystemen
  • Beschreibung von Handlungsabläufen / Automaten
  • Zusammenfassung gemeinsamer Prinzipien

Vorhabenbezogene Konkretisierung:

In diesem Unterrichtsvorhaben wird eine Verbindung zwischen Geräten aus dem Alltag (der Lebenswelt) der Schülerinnen und Schüler und dem Konzept/Begriff Informatiksystem hergestellt. Das Prinzip der Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe (EVA-Prinzip) wird ebenso dargestellt wie die verschiedenen Formen der Verarbeitung (messen, steuern, regeln, speichern, auswerten …), ohne dass diese schon im Detail untersucht werden.

Das Unterrichtsvorhaben gliedert sich in 3 Unterrichtsbausteine:

  • In einer kurzen Einführungsphase sammeln die Schülerinnen und Schüler Geräte des Alltags, von denen sie vermuten, dass sie durch Computerhardware gesteuert werden.
  • Aus dieser Sammlung werden z.B. Smartphones bzw. Tablets und einige wichtige Apps ausgewählt, Fernsehgeräte und ggf. Steuerungen von Heizungen u.a. (die Fachkonferenz ist sich bewusst, dass diese Liste immer wieder angepasst werden muss): In arbeitsteiliger Gruppenarbeit untersuchen die Schülerinnen und Schüler die Arbeitsweise der Informatiksysteme.
  • Die Ergebnisse arbeitsteiliger Gruppenarbeit werden zusammengeführt und -gefasst. Das EVA-Prinzip sowie die verschiedenen Formen der Verarbeitung (s.o.) werden benannt.

Die in diesem Unterrichtsvorhaben ausgewählten Unterrichtsinhalte sind eher phänomenologisch angelegt, deren Erarbeitung keinen großen Zeitraum benötigt. Es geht darum, Vertiefungen in verschiedene Bereiche, die die Hardware, Software und Vernetzung von Informatiksystemen betreffen, zu motivieren. Die Fachkonferenz hat sich daher darauf verständigt, dass andere Unterrichtsvorhaben auf Ergebnisse und daraus resultierende weitergehende Fragen dieser Unterrichtsreihe Bezug nehmen.

Zeitbedarf: 9 Std.

Sequenzierung des Unterrichtsvorhabens:

UnterrichtssequenzenZu entwickelnde (inhaltsfeldbezogene konkretisierte) KompetenzenVorhabenbezogene Absprachen / Beispiele, Medien, Materialien
Einstieg
  • Sammlung elektronischer Geräte, von denen die Schülerinnen und Schüler denken, dass diese mittels Computerhardware gesteuert werden könnten
Beispiele:
  • Smartphones
  • Tablets
  • TV-Geräte
  • Heizung
  • Kühlschrank
  • ...
  • Die Geräte/Anwendungen werden beschrieben
Die Schülerinnen und Schüler
  • erläutern Abläufe in realen Automaten (IF3, A),
  • unterscheiden Eingaben und Ausgaben von Automaten (IF 3 , A),
  • identifizieren unterschiedliche Zustände von Automaten (IF 3, A),
  • erläutern in einfachen Zustandsdiagrammen die Bedeutungen der Zustände und der Zustandsübergänge (IF 3, A).

Im Plenum wird eine Auswahl getroffen es werden Interessengruppen gebildet und in diesen gearbeitet.

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben zunächst ihren Handlungen (Eingaben) mit dem Gerät und dessen Reaktionen (Ausgaben). Der Begriff Zustand wird hierfür eingeführt. Sie sollen zudem erste Mutmaßungen darüber anstellen, was zwischen Eingaben und Ausgaben passiert. Die Notation der Zustandsübergängen wird für die nachfolgende Präsentation eingeführt. 

  • Präsentation und Zusammenfassung der Gruppenarbeitsergebnisse und Erarbeitung der gemeinsamen Prinzipien
Die Schülerinnen und Schüler
  • erläutern, wie Daten in geeigneter Weise codiert werden, um sie mit dem Computer verarbeiten zu können (IF1, A)
  • beschreiben das Prinzip der Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe (EVA-Prinzip) als grundlegendes Prinzip der Datenverarbeitung und ordnen ihm verschiedene Bestandteile eines Informatiksystems zu (IF 4, DI),
  • erläutern grundlegende Prinzipien eines von Neumann Rechners (IF 4, A),
  • identifizieren und benennen Grundkomponenten von Informatiksystemen und beschreiben ihre Funktionen (IF 4, DI),
  • benennen verschiedene Arten von Speichermedien und Speicherorten und erläutern Unterschiede (IF 4, DI),

Zunächst werden die Ergebnisse der arbeitsteiligen Gruppenarbeit allen anderen zugänglich gemacht.

Daran anknüpfend wird eine MindMap erstellt, die die informatischen Prinzipien und die konkreten Ausprägungen in den Alltagsgeräten zusammenfassen

Lernzielkontrolle: MindMap zur Struktur von Informatiksystemen
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