Silp rs wahlpflichtfach Informatik

Vorhabenbezogene Konkretisierung:

In diesem Unterrichtsvorhaben sollen im Wesentlichen zwei Ziele erreicht werden. Zum einen sollen die Schülerinnen und Schüler lernen, was noch hinter den für sie sichtbaren Phänomenen der Internetnutzung geschieht und ihnen soll Gelegenheit gegeben werden grundlegende Medienkompetenzen der Anwendung und der Reflexion von Internetdiensten zu erwerben. Das Unterrichtsvorhaben gliedert sich in die folgenden vier (aufeinander aufbauenden) Bausteine:

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  Zum Einstieg dieses Unterrichtsvorhaben wird gesammelt, was die Schülerinnen und Schüler über das Schulnetz (Wiederholung UV 7.1) und dessen Anbindung nach Außen wissen. Der Aufbau des Internet wird grob als dezentrale Struktur dargestellt. Aus populärwissenschaftlichen Darstellungen zum Internet werden notwendige (noch zu klärende) Fachbegriffe extrahiert. [zentrale Begriffe: Internet-Dienste, Router, Provider, Server... ] Daraus ergeben sich zu bearbeitende Teilaspekte:
  
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    a) Kommunikation zwischen zwei Rechnern;
    
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    b) Geschichte des Internet (Warum ist es so wie es ist?);
    
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    c) Gebrauch und Missbrauch sind keine Frage der Technik sondern des Umgangs mit der Technik
    

Es wird damit darauf verwiesen, dass sowohl die technischen als auch die sozialen Gestaltungen und Vereinbarungen von Menschen geschaffen sind und mit einander im Wechselspiel stehen.

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  Die Übertragung von Daten von einem Rechner zum einem anderen wird als grundlegende Aufgabe einer Vernetzung besprochen. Die Schülerinnen und Schüler befassen sich mit der Kodierung von Daten (um Informationen darzustellen und zu übermitteln) und entdecken, dass es Vereinbarungen geben muss, wie die Daten zu interpretieren sind (als erste Annäherung an den Begriff »Protokoll«). An dieser Stelle kann – wenn es nicht schon zuvor geschehen ist – auf unterschiedliche Kodierungen eingegangen werden. U.a. kann diskutiert werden, warum der ASCII-Code (als Binärcode) anstelle des Morse-Codes verwendet wird.
  
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  Danach wird die Geschichte des Internet in seinen wesentlichen Stationen aufbereitet. Unerlässliche Bausteine sind die Geschichte des ARPANET, die Etablierung unterschiedlicher Dienste auf dem Netz sowie die Öffnung (und damit einhergehend) die Kommerzialisierung des Internet.
  
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  Zum Abschluss werden Auszüge aus der »Netiquette« als Teil der historischen Entwicklung des Internet in Bezug auf ihre Gegenwartsbedeutung betrachtet. Die Schülerinnen und Schüler beziehen diese Vereinbarungen auch auf die Regeln der schuleigene Benutzungsordnung und lernen, dass die Nutzung von Informatiksystemen mit solchen Absprachen einhergeht.
  

Zeitbedarf: mindestens 12 Stunden

Sequenzierung des Unterrichtsvorhabens:

Unterrichtssequenzen	Zu entwickelnde (inhaltsfeldbezogene konkretisierte) Kompetenzen	Vorhabenbezogene Absprachen / Beispiele, Medien, Materialien
Vom LAN zum WAN	Die Schülerinnen und Schüler erläutern, wie Daten in geeigneter Weise codiert werden, um sie mit dem Computer zu verarbeiten (IF1, A) nennen Beispiele für die Codierung von Daten (Binärcode, ASCII) und beschreiben verschiedene Darstellungsformen von Daten (in natürlicher Sprache, formalsprachlich, graphisch) (IF1, DI) erfassen, strukturieren und verarbeiten gleichartige Daten in altersgerechter Komplexität mit Hilfe geeigneter Werkzeuge (IF1, DI), identifizieren und benennen Grundkomponenten von Informatiksystemen und beschreiben ihre Funktionen (IF4, DI), erläutern Unterschiede zwischen lokalen und globalen Netzen an Beispielen (IF4, A) beachten Umgangsformen und Persönlichkeitsrechte bei elektronischer Kommunikation (IF5, KK), benennen Maßnahmen zur sicheren Kommunikation in Netzwerken (u.a. Schutz durch Passwörter oder Verschlüsselung) (IF5, DI).	Material: Die Sendung mit der Maus zum Internet http://www.wdrmaus.de/sachgeschichten/sachgeschichten/internet.php5 Der Film aus der „Sendung mit der Maus“ aus dem Jahr 2001 gibt immer noch Hinweise darauf, wie dies realisiert wird. Zentrale Begriffe: Provider, Adresse (Name, Zahlenkombination – Telefonauskunft, Mensch-Maschine-Interaktion, Zusammenspiel), http (als Beispiel für einen Dienst) Kundenkarte, Passwort … Router (als Wegweiser, Umwege) eine (digitale) Kopie der Seite wird übermittelt, Große Rechner werden nicht Server genannt. (Der Beitrag aus dem Jahre 2001 ist nicht mehr auf dem neusten Stand, was die gezeigte Hardware angeht. Die Grundprinzipien des Seitenabrufs sind aber immer noch aktuell. Obwohl der Beitrag für jüngere Kinder gemacht wurde, ist er auch für Jugendliche und Erwachsene sehr anschaulich und informativ und regt durch die Art der Darstellung darüber hinaus ein wenig zum Schmunzeln an.)
Datenübertragung und -kodierung; Vereinbarungen zum Umgang mit den Daten (Protokolle) Wie 'kommunizieren' Computer?		Beispiel: Kommunikationsspiel mit Bindfaden unter der Tür 'Nachrichten' verschicken. Die Schülerinnen und Schüler vereinbaren ein rudimentäres Protokoll http://www.informatik-im-kontext.de/ UV: Email (nur?) für Dich (1. Stunde) Dazu entwickeln die Schülerinnen und Schüler zunächst in Kleingruppen Kommunikationsregeln. Anschließend erhalten sie Zeit, diese Regeln zu testen und ggf. zu modifizieren. Durch eine Auswertung (Wettkampf) werden dann die Verfahren verschiedener Gruppen vor der gesamten Klasse vorgeführt und verglichen. Beobachtungsaspekte: Geschwindigkeit und Fehleranfällig-keit der Übertragung, Gemeinsam-keiten der Vereinbarungen (Protokolle) wie Startsignale, Bestätigungen, Fehlermeldungen als allgemeine Bestandteile des Begriffs Protokoll, die als "Regeln/ Absprachen zur Kommunikation" definiert werden (in gezielter Abgrenzung zur Verwendung für "Bericht").
Geschichte des Internet		Material: Sowohl im Netz als auch in Fach- und Lehrbüchern gibt es Texte zu diesem Thema, die sich unterschiedlich detailliert und mit unterschiedlichen Schwerpunkten der Thematik widmen. Diese sollen in Form eines Gruppenpuzzles erarbeitet werden. Die unterschiedlichen Gruppenergebnisse werden zum Beispiel als Plakat präsentiert. In diesem Teil geht es mehr um die Ideengeschichte, denn um technische Details. ARPA als Agentur, die für das Militär eine Kommunikationsinfrastruktur schaffen sollte, die auch im Falle eines Teilausfalls funktioniert. Forschungsnetz der Universitäten Idee des Hypertextes (Verweis auf andere Texte) → WWW HTML als Beschreibungssprache nur als Verweis auf eine weitere Unterrichtseinheit
»Netiquette« alles möglich! alles erlaubt?		Interne Regeln im Umgang mit dem Internet. Warum sind welche Seiten in der Schule gesperrt? Welche Regeln gibt es im Umgang mit mobilen Geräten? Beispiel: Auf Grundlage eines Impulstextes erstellen die Schülerinnen und Schüler Kommunikationsregeln. Diese werden, wenn nicht von den Schülerinnen und Schüler schon eingebracht, z.B. mit http://de.wikipedia.org/wiki/Netiquette verglichen. Weiterführende Überlegungen: http://www.tagesspiegel.de/weltspiegel/phaenomen-phubbing-die-generation-smartphone-nervt-sich-selbst/8745478.html

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:

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  In einer kurzen Einführungsphase sammeln die Schülerinnen und Schüler Geräte des Alltags, von denen sie vermuten, dass sie durch Computerhardware gesteuert werden.
  
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  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.

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  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:

Unterrichtssequenzen	Zu entwickelnde (inhaltsfeldbezogene konkretisierte) Kompetenzen	Vorhabenbezogene 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

UV 8.1 Ab in die Zelle – Berechnungen und Darstellung von Daten mit der Tabellenkalkulation

Leitfragen: Wozu werden Tabellenkalkulationen in der Arbeitswelt genutzt? Welche Art von Daten lassen sich mit einer Tabellenkalkulation erfassen und bearbeiten?

Ausschärfung der Inhaltsschwerpunkte: Rechenblatt, Zeile, Spalte, Zelle als Objekte Attribute und Attributwerte (Zahl, Text, Datum) Daten und ihre Codierung Erfassung, Verarbeitung und Verwaltung von Daten Relative und absolute Adressierung Funktionen, Formeln (Bedingte) Formatierung Visualisierung mit Diagrammen Kleinprojekt, Reflexion Anwendung von Tabellenkalkulationen in der Arbeitswelt

Vorhabenbezogene Konkretisierung:

Tabellenkalkulationen bilden die Übertragung der ursprünglichen Rechenblätter aus der Büro-Buchhaltung auf den Computer. Der Vorteil der Tabellenkalkulation besteht in der dynamischen Anpassung des gesamten Rechenblattes schon bei der Veränderung eines einzigen Zellinhaltes. In diesem Unterrichtsvorhaben lernen die Schülerinnen und Schüler derartige Rechenblätter zu erstellen. Der Schwerpunkt des Vorhabens liegt dabei auf der Anwendung von Tabellenkalkulationen als geeignetem Werkzeug zur Verwaltung gleichartiger Daten mit denen Berechnungen durchgeführt werden sollen.
Zunächst erarbeiten die Schülerinnen und Schüler mögliche Einsatzszenarien für Tabellenkalkulationen, um sich über die Einsatzmöglichkeiten für Tabellenkalkulationen bewusst zu werden. Dabei ist es durchaus sinnvoll, auch Beispiele zu untersuchen, die mit einer TK nicht sinnvoll bearbeitet werden können.
Im Verlauf des Unterrichts nutzen die Schülerinnen und Schüler Rechenblätter und untersuchen den Objektcharakter von Rechenblatt, Zeile, Spalte und Zelle. Schwerpunkte liegen auf relativer und absoluter Adressierung von Zellen, der Verwendung von Funktionen und Formeln und der Visualisierung mit unterschiedlichen Diagrammen.

Den Abschluss des UV sollte ein größeres Projekt bilden, in dem die Schülerinnen und Schüler – je nach Kenntnisstand - z.B. die finanzielle Planung eines Klassenfestes, die Abrechnung einer Klassenfahrt, die Ergebnisse einer Wahlumfrage o.ä. mit der TK bearbeiten und die Ergebnisse vorstellen.

Gemäß der Absprachen mit der Fachkonferenz Mathematik erfolgt eine Kooperation (Berechnung von Termen, Darstellung linearer Zusammenhänge ...), da im Kernlehrplan Mathematik unter den Kompetenzerwartungen am Ende der Jahrgangsstufe 8 im Bereich „Werkzeuge“ auch explizit die Kompetenzen

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  nutzen Tabellenkalkulation und Geometriesoftware zum Erkunden inner- und außermathematischer Zusammenhänge
  
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  tragen Daten in elektronischer Form zusammen und stellen sie mit Hilfe einer Tabellenkalkulation dar
  

gefordert sind. Hier werden Synergieeffekte zwischen beiden Fächern genutzt indem Schülerinnen und Schüler aus dem WP-Fach Informatik ihre Kenntnisse produktiv in den Mathematikunterricht einbringen.
Weitere Zusammenarbeit bietet sich situativ mit dem Fach Gesellschaftslehre (Auswertung von Umfragen, Darstellung statistischer Informationen aus der Presse ...) an.
Zeitbedarf: 15 Std.


Sequenzierung des Unterrichtsvorhabens:

Unterrichtssequenzen	Zu entwickelnde (inhaltsfeldbezogene konkretisierte) Kompetenzen	Vorhabenbezogene Absprachen / Beispiele, Medien, Materialien
Einstieg Analyse einer einfachen Tabelle Unterscheidung von numerischen und nicht-numerischen Daten Erstellung einfacher Rechen-Tabellen TK als Werkzeug zum Zusammenfassen gleichartiger Daten in Spalten oder Zeilen Speichern von Tabellen in Dateien, Ordnerstruktur Rechenblatt, Zeile, Spalte, Zelle als Objekte einer TK Objekt-Attribute: Zelleninhalt (Text/Zahl/Formel), Zellenformat Objekt-Attribute: Tabelle, Zeile, Spalte rel./abs. Zellbezüge Operationen auf Daten / Rechnen mit einfachen Formeln / Verwendung des Gleichheitszeichens als Zuweisungsoperator Erstellung von Diagrammen Interpretation der Berechnungsergebnisse Anwendung von TK in der Arbeitswelt	Die Schülerinnen und Schüler erläutern, wie Daten in geeigneter Weise codiert werden, um sie mit dem Computer verarbeiten zu können (IF1, A), identifizieren und erläutern in ausgewählten Anwendungen Datentypen, Attribute und Attributwerte von Objekten und dokumentieren sie unter Verwendung geeigneter Darstellungsformen (IF1, A), führen Operationen auf Daten sachgerecht aus (IF1, A), erfassen, strukturieren und verarbeiten gleichartige Daten in altersgerechter Komplexität mit Hilfe geeigneter Werkzeuge (IF1, DI), beschreiben das Prinzip der Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe (EVA-Prinzip) als grundlegendes Prinzip der Datenverarbeitung und ordnen ihm verschiedene Bestandteile eines Informatiksystems zu (IF4, DI), benennen verschiedene Arten von Speichermedien und Speicherorten und erläutern Unterschiede (IF4, DI), erläutern Prinzipien der Verwaltung von Dateien in Verzeichnissen (IF4, A), bearbeiten Dokumente mit sinnvoll ausgewählten Anwendungen (IF4, MI), ordnen gängigen Dateiendungen Dateitypen und passende Anwendungen zu (IF4, A), benennen anhand ausgewählter Beispiele, wann, wo und wie personenbezogene Daten weitergegeben, genutzt, gespeichert und gewonnen werden (IF5, DI), beschreiben Möglichkeiten der Manipulation digitaler Daten und beurteilen das damit verbundenen Gefährdungspotential (IF5, A).	TK-Programme: MS Excel Libre Office Calc Anwendungsbeispiele: Kostentabelle, Auswertung einer Klassenarbeit, Handy-Kosten-Vergleich Chathäufigkeit Bundesjugendspiele Cafeterianutzung Vergleich sportlicher Leistungen Auswertung von Umfragen ... Beispiele für Materialvorlagen: Einführung der TK: http://www.schulentwicklung.nrw.de/materialdatenbank/ nutzersicht/materialeintrag.php?matId=2017 Straßenverkehr: http://www.schulentwicklung.nrw.de/materialdatenbank/ nutzersicht/materialeintrag.php?matId=252 Zinsrechnung: http://www.schulentwicklung.nrw.de/materialdatenbank/ nutzersicht/materialeintrag.php?matId=973
Abschlussprojekt: arbeitsteiligePlanung und Durchführung unterschiedlicher umfangreicherer Projekte mit der Tabellenkalkulation gruppenweise Vorstellung der Ergebnisse		Beispiele: Planung eines Klassenfestes Abrechnung einer Klassenfahrt Auswertung einer Umfrage ...
Lernzielkontrolle: Erstellen einer Auswertung zu einem vorgegebenen Datensatz

UV 8.3 Wir analysieren Webseiten und erstellen eigene Präsentationen für das Internet

Leitfragen: Wie werden Informationen auf Webseiten im Internet dargestellt und wie sind sie miteinander vernetzt? Aus welchen Bestandteilen sind Webseiten im WWW aufgebaut? Welche formalen Strukturen und Regeln lassen sich identifizieren und zur Gestaltung von eigenen Webseiten nutzen? Welche rechtlichen Aspekte müssen bei der Erstellung von Internetseiten berücksichtigt werden?

Ausschärfung der Inhaltsschwerpunkte: Analyse einfacher HTML-Seiten Vernetzte Informationsstrukturen, Hyperstrukturen Datei, Ordner, Baumdiagramme HTML als Auszeichnungssprache des WWW Syntax und Semantik von HTML-Anweisungen Interpretation von HTML-Ausdrücken durch einen Browser als Automaten Struktur, Inhalt, Layout Attribute, Attributwerte Textauszeichnung, Überschriften, Absätze Listen und Tabellen Verweise Bilder und Graphiken Rechtliche Aspekte, Recht am eigenen Bild, Urheberrecht Abschlussprojekt: Gestaltung einer gemeinsam erstellten Webpräsentation