Inhaltsverzeichnis
Konkretisierung EF-II
Wie funktioniert ein Computer?
Leitfragen
Wie werden Informationen in einem Computer dargestellt? Wie verarbeitet dieser die Informationen? Wie kann die in der Schule vorhandene informatische Ausstattung genutzt werden?
Vorhabenbezogene Konkretisierung
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 |
|---|---|---|
1. Information, deren Kodierung und Speicherung (a) Information und Daten: Darstellung von Informationen in Schrift, Bild und Ton (b) Digitalisierung am Beispiel von Text und Bild: ASCII und RGB (c) Speichern von Daten mit informatischen Systemen am Beispiel der Schulrechner (d) Vereinbarung von Richtlinien zur Datenspeicherung auf den Schulrechnern (z.B. Ordnerstruktur, Dateibezeichner usw.) | Die Schülerinnen und Schüler
| Beispiel: Textkodierung Kodierung und Dekodierung von Texten mit unbekannten Zeichensätzen (z.B. Wingdings) Beispiel: Bildkodierung Kodierung von Bildinformationen in Raster- und Vektorgrafiken |
2. Zahlensysteme (a) Darstellen ganzer Zahlen im Dualsystem, Umrechnung vom und zum Dezimalsystem (b) Rechnen mit Binärzahlen (Addition) (c) Nibbles, Bytes und Words (e) Das Hexadezimalsystem zur einfacheren Darstellung von Binärzahlen (f) Interpretation eines Hexcodes als Klartextdatei (ASCII) und umgekehrt | Beispiel: Zahlenraten Eine Schülerin oder ein Schüler denkt sich eine Zahl von 0 bis 63 aus und verrät diese nicht. Anschließend werden ein paar Karten mit mehreren Zahlen darauf gezeigt. Die Schülerin bzw. der Schüler teilt nur kurz mit, ob die ausgedachte Zahl dabei ist oder nicht. Nach wenigen Karten kann man schnell sagen, was die gedachte Zahl war. Über eine Analyse des Spiels lässt sich gut das Binärsystem entwickeln. Material: Präsentation „Zahlenraten“ Kodierung und Dekodierung |
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3. Aufbau informatischer Systeme (a) Identifikation typischer Komponenten informatischer Systeme und anschließende Beschränkung auf das Wesentliche, Herleitung der „Von-Neumann-Architektur“ (b) Identifikation des EVA-Prinzips (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als Prinzip der Verarbeitung von Daten und Grundlage der „Von-Neumann-Architektur“ | Material: Demonstrationshardware Durch Demontage eines Demonstrationsrechners entdecken Schülerinnen und Schüler die verschiedenen Hardwarekomponenten eines Informatiksystems. Als Demonstrationsrechner bietet sich ein ausrangierter Schulrechner an. Kodierung und Dekodierung |
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4. Arbeitsweise eines „Von-Neumann-Rechners“ mit einem Modellrechner (a) Vereinfachungen des verwendeten Modellrechners (b) Einfache Rechnungen mit dem Modellrechner (c) Sprungbefehle und Schleifen (d) Analyse einfacher, maschinennaher Programme | Beispiel: Einfache Rechnungen mit einem simulierten Modellrechner Mit einem einfachen Modellrechner werden einfache Rechnungen durchgeführt und maschinennahe Programme analysiert. Material:
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