Claus Wolfseher
05.06.2013

Digitalisierung - bitte diskret!

DSL 16000, mp3 mit 192 kBit/s, digitales Fernsehen, digital Native, digitale Gesellschaft, digitales Zeitalter ... Begriffe der Digitaltechnik sind in aller Munde. Gut, wenn man dann auch weiß, was sie eigentlich bedeuten.
 

Die Unterrichtseinheit zu den Grundlagen der Digitaltechnik nutzt interaktive Webseiten mit dynamischen GeoGebra-Applets. Animierte Simulationen ermöglichen Visualisierungen, die auf dem Papier und an der Tafel nicht realisierbar sind. Lehrende und Lernende können die Diagramme und Darstellungen am Computer mit der Maus kontinuierlich verändern und so bestimmte Fragestellungen dynamisch bearbeiten. Dies ermöglicht einen aktiv-entdeckenden Zugang zu den Sachverhalten.

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

  • verstehen das Prinzip der Digitalisierung analoger Signale.
  • verstehen und erklären den Begriff digitales Auflösungsvermögen und dessen Einfluss auf die Qualität der Analog-Digital-Wandlung.
  • verstehen und erklären den Begriff Samplingrate oder Abtastfrequenz und deren Einfluss auf die Qualität der Analog-Digital-Wandlung.
  • übertragen Zahlen vom Dezimal- ins Dualsystem und umgekehrt.
  • verstehen das Prinzip der binären Codierung zur digitalen Verarbeitung und Speicherung von Daten und wenden es an.
  • verstehen und erklären Begriffe der Digitaltechnik aus ihrer Alltagswelt, wie zum Beispiel "CD-Qualität mit 16 Bit und 44,1 kHz".

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaDigitalisierung
AutorClaus Wolfseher
FächerInformatik, Physik, Mathematik
Zielgruppeab Klasse 8
Zeitraummindestens zwei Unterrichtsstunden oder freie Zeiteinteilung bei selbstständiger Bearbeitung außerhalb des Unterrichts
Technische VoraussetzungenInternetbrowser mit aktiviertem JavaScript, Java Runtime (JRE Version 7 oder höher, kostenfrei)

Didaktisch-methodischer Kommentar

Aus dem Lehrplan Mathematik für das Gymnasium in Bayern:

"Der Lehrplan für das achtjährige Gymnasium beschränkt sich im Unterschied zum alten neunjährigen Gymnasium auf die Behandlung des Zehnersystems als Stellenwertsystem; weitere Beispiele für Stellenwertsysteme werden nicht mehr gefordert."

Lehrplan und Realität

Selbst im Informatik-Lehrplan der Oberstufe sucht man die Begriffe "digital", "analog", "Bit", "Byte" oder "Binärsystem" vergeblich. Auch die Behandlung des für die digitale Verarbeitung von Daten fundamentalen 2er-Sytems, das sich organisch in das Kapitel "Stellenwertsysteme" der 5. Jahrgangsstufe Mathematik einfügte, ist leider nicht mehr vorgesehen. In der Praxis des Informatik-, Mathematik- oder Physikunterrichts stößt man aber bei interessierten Schülerinnen und Schülern (in verschiedenen Jahrgangsstufen) unweigerlich auf diese Inhalte. Werden die Lernenden doch in ihrem Alltag, zum Beispiel beim Umgang mit dem Computer, einer CD oder einer mp3-Datei, ständig mit Begriffen der Digitalisierung von Daten konfrontiert.

 

Ziel der Unterrichtseinheit
Intention der hier vorgestellten interaktiven Lerneinheit ist es daher, die Grundlagen der Digitalisierung und binären Codierung von Daten möglichst prägnant und kompakt zu erläutern, so dass man diese Thematik trotz Zeitknappheit bei gegebenem Anlass in den Unterricht einfließen lassen kann. Die Konzeption der dynamischen Arbeitsblätter erlaubt auch eine eigenständige Erarbeitung eines grundlegenden Verständnisses der Digitaltechnik als Basis für weiterführende Forschungen interessierter Schülerinnen und Schüler.

Download

digitalisierung.zip
 

Internetadresse

Informationen zum Autor

Claus Wolfseher unterrichtet am Katharinen-Gymnasium Ingolstadt die Fächer Mathematik, Physik und Informatik. Auf seiner Homepage finden Sie weitere interaktive Materialien.

  • Mehr Infos im Autorenverzeichnis
    Hier können Sie Kontakt mit Herrn Wolfseher aufnehmen. Zudem finden Sie hier eine Liste mit allen Lehrer-Online-Beiträgen des Autors.
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