Didaktik der Informatik

Lernfeld Daten und ihre Spuren

Die Materialien ohne Lösungen sind frei zugänglich. Die Materialpakete inklusive Lösungen sind passwortgeschützt, da sie nur für Lehrer*innen gedacht sind. Bei Interesse senden Sie uns bitte eine E-Mail unter Angabe Ihres Namens und Ihrer Schule.

Einstieg in die Nutzungsmöglichkeiten und Struktur des Internets

„Wie funktioniert eigentlich das Internet?“ – über diese Frage machen sich Schülerinnen und Schüler erfahrungsgemäß kaum Gedanken. Ziel dieser Unterrichtseinheit ist es, ein realistisches Bild vom dezentralen Aufbau des Internets zu vermitteln sowie die vielfältigen Nutzungsmöglichkeiten des Internets zu verdeutlichen. Dazu werden Arbeitsblätter zum Einstieg und zur abschließenden Sicherung sowie eine Sammlung mit Verweisen auf verschiedene Unterrichtsmaterialien zum dezentralen Aufbau des Internets bereitgestellt.

Übertragung von Daten über einen Kommunikationskanal

In dieser Unterrichtseinheit entwickeln und implementieren Lernende selbstständig ein Protokoll zur Übertragung von Daten über einen Kommunikationskanal. Dabei ermöglicht die offene Aufgabenstellung mehrere unterschiedliche Lösungsansätze und verdeutlicht so insbesondere die Notwendigkeit von Absprachen für den Datenaustausch in Netzwerken. Die Unterrichtseinheit bietet sich im Zusammenhang mit anderen Aspekten zum Thema "Wie funktioniert das Internet?" an, kann stattdessen aber auch einen Auftakt zu Fragestellungen im Bereich Codierung bieten.

  • Materialpaket für den Unterricht (Februar 2021)

    • Simulationen zum Aufbau von Netzwerken mit Filius

    In dieser Unterrichtseinheit können Lernende mithilfe der Simulationssoftware Filius Netzwerke nachbilden und darin die Netzaktivitäten genau beobachten. Das Materialpaket enthält einen Leitfaden mit Aufgaben in unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden, der je nach Lerngruppe und Zielsetzung auf den eigenen Unterricht angepasst werden kann. Mit dem Leitfaden können die Lernenden in eigenem Tempo zentrale Komponenten des Internets wie etwa Clients, Server, Router und DNS-Server in Netzwerke integrieren und konfigurieren und so ihr Verständnis hierzu vertiefen. Außerdem laden einzelne Aufgaben zum Vergleich mit realen Netzwerken, zur Analyse des Netzwerkverkehrs sowie zur Erkundung weitergehender Fragen zum Beispiel zu Protokollen, zum Datenaustausch in Netzwerken oder zu Eigenschaften "guter Passwörter" ein.

    • Materialpaket für den Unterricht (Februar 2021)

      • Entwurf binärer Codierungen

      Ziel dieser Unterrichtsreihe ist es, zunächst ein Grundverständnis für die Notwendigkeit und den Aufbau von Codierungen zu entwickeln. Dazu testen und vergleichen die Schüler*innen selbst entworfene, binäre Codes. Auf dieser Grundlage werden anschließend standardisierte Codes, wie z. B. der ASCII-Code betrachtet.

      Als Werkzeug wird der Calliope mini verwendet, da er durch die Beschränkung auf zwei Tasten eine binäre Codierung von Zeichen nahelegt.

      Um den Schüler*innen unterschiedlicher Jahrgänge und mit unterschiedlich vielen Vorerfahrungen im Bereich Algorithmik einen Zugang zu dem Thema zu ermöglichen, werden verschiedene Arbeitsblätter mit unterschiedlich großen Programmieranteilen angeboten.

      Materialsammlung zur Einführung von Codierungen

      Haben Lernende ein Grundverständnis für die Notwendigkeit und den Aufbau von Codierungen entwickelt, können im Anschluss standardisierte Codierungen genauer betrachtet werden. Hierzu gibt es bereits eine Fülle von Materialien, von denen einige in der folgenden Tabelle aufgelistet werden. Die Sammlung enthält sowohl analoge Beispiele zum Experimentieren ohne Computer als auch Verweise auf digitale Materialien.

      Kryptologie: Konzepte und praktische Anwendung kryptographischer Verfahren

      Die Materialien sind gemäß der Unterteilung des Moduls Datenschutz und Datensicherheit im niedersächsischen KC für die Sek I in Basis, Vertiefung und Ergänzung aufgeteilt. Je nach Interesse der Lerngruppe und zur Verfügung stehender Unterrichtszeit können auch nur die entsprechenden Teilpakete im Unterricht eingesetzt werden.
      Das KC sieht im Bereich Datensicherheit als Basiskompetenzen vor allem ein Bewusstsein für die Gefahren der ungesicherten Kommunikation in Netzwerken und die praktische Anwendung von geeigneten Schutzmaßnahmen vor. Im Bereich Vertiefung sollen sich die Schüler*innen mit den Konzepten der symmetrischen Verschlüsselung anhand historischer Verfahren, die händisch durchgeführt werden können, erschließen. Dabei wird in den Materialien auch auf Verfahren, die die Schüler*innen bereits als Vorwissen mitbringen oder sich selbst ausgedacht haben, zurückgegriffen. Im Bereich Ergänzung sind die Konzepte der asymmetrischen Verschlüsselung zu finden. Diese können mithilfe der Materialien einerseits auf einer symbolischen, konzeptionellen und andererseits auf einer praktischen Ebene mithilfe des Werkzeugs gpg4win erarbeitet werden.
      In den didaktischen Hinweisen ist zudem eine Sammlung von weiteren Materialien aus anderen Quellen zum Thema Kryptologie enthalten, die ergänzend eingesetzt werden können.

      • Materialpaket für den Unterricht (Mai 2021)

        • Projektidee Escape Room oder virtuelle Schatzsuche

        Die Idee des hier vorgestellten Projektes ist es, dass die Schüler*innen selbst einen realen Escape Room oder eine virtuelle Schatzsuche erstellen. Dabei können verschiedene Themengebiete der Informatik wie Codierung, Kryptographie und Algorithmik in einem kreativen Projekt verbunden werden.

        Verwaltung von Daten mit einer Tabellenkalkulationssoftware

        Ziel dieser Unterrichtseinheit ist es, werkzeugunabhängige Kompetenzen zur Verwaltung von Daten mit einer Tabellenkalkulationssoftware zu vermitteln. Mithilfe der Materialien können die Lernenden Strategien zum Selbstlernen und Erkunden erwerben, aber auch einen Eindruck von der Mächtigkeit des Werkzeuges bekommen und zentrale Fachbegriffe kennenlernen. Außerdem enthält das Materialpaket Beispiele zur Verdeutlichung des Unterschieds zwischen Daten und Information und soll auch zur Diskussion datenschutzrechtlicher Aspekte anregen.