Mikroelektronik im Unterricht
Binärcode und Codierung – die Sprache der digitalen Welt
Mithilfe dieser Arbeitsblätter lernen die Schülerinnen und Schüler ausgehend von Ziffern und Zahlen den Binärcode als Sprache der Computer und Smartphones kennen.
Beschreibung
Die Mikroelektronik spielt in der immer moderner werdenden Welt eine zunehmend wichtige Rolle. Mikroelektronik ist in (fast) allen elektronischen Geräten enthalten: zum Beispiel in Smartphones, Monitoren, Schultaschenrechnern, WLAN-Radios, Bluetooth-Lautsprechern, elektronischen Küchen- oder Körperwaagen oder Displays mit Anzeigen von Zug- oder Bus-Verspätungen.
In Computern und Smartphones befinden sich Mikroprozessoren, die alle möglichen Berechnungen durchführen können. Für konkrete Anwendungen gibt es außerdem flexible Mikrocontroller und spezielle anwendungsspezifische integrierte Schaltungen. Alle Bausteine der Prozessoren und Controller werden auf Mikrochips vereint. Die Bedeutung des Mikroelektronik-Chipdesigns beziehungsweise der Hardware-Entwicklung soll mit dieser Themensammlung auch Schülerinnen und Schülern im Unterricht vermittelt werden.
Lehrkräfte finden hier also Informationen, Anregungen und Unterrichtsmaterialien zur Einführung in die Mikroelektronik. Ergänzend stehen Arbeitsblätter und Unterrichtsanregungen zu mit der Mikroelektronik verwandten Unterrichtsthemen wie der Halbleiterphysik zur Verfügung. Die Materialien sind im MINT-Unterricht der Sekundarstufen einsetzbar, zum Beispiel in den Fächern Physik, Informatik oder Technik.
Schülerwettbewerb "INVENT a CHIP"
Herausgeber dieser Themensammlung ist der Verband der Elektrotechnik Elektronik und Informationstechnik e. V. (VDE). Dieser setzt sich seit vielen Jahren für die praxisorientierte Nachwuchsförderung ein, mit dem Ziel junge Menschen für Zukunftstechnologien zu gewinnen. Mit zahlreichen Initiativen weckt der VDE Begeisterung für Technik und engagiert sich für eine moderne Ingenieursausbildung.
Eine herausragende Initiative der Nachwuchsförderung stellt der Schülerwettbewerb "INVENT a CHIP" dar, der seit 2006 vom VDE jährlich durchgeführt wird, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und mit wissenschaftlicher Unterstützung des Instituts für Mikroelektronische Systeme der Uni Hannover (IMS).
Zielgruppe des Wettbewerbs sind Schülerinnen und Schüler der Jahrgangsstufen 9 bis 13, die über ihre Lehrkräfte beziehungsweise den Unterricht erreicht werden sollen.
Mitmachen beim Invent a Chip-Wettbewerb (IaC)
- invent-a-chip.de
Hier gelangen Sie zur Webseite des Wettbewerbs "Invent a Chip". Dort finden Sie alle Informationen und Unterlagen zur Teilnahme sowie das aktuelle Invent a Chip-Quiz.
Arbeitsmaterialien zur Einführung in die Mikroelektronik
Arbeitsblätter und interaktive Übungen zum Themenkomplex "Mikroelektronik"
- KI verstehen
Künstliche Intelligenz ist inzwischen ein Schlagwort in fast allen Lebens- und Arbeitsbereichen der Menschen weltweit geworden. Doch was steckt dahinter, welche Vorteile gibt es und welche…
- Von der Idee zum Microchip
Mikrochips sind in fast allen elektronischen Geräten zu finden, doch wie kommt man von der Idee zum Chip? Diese Reihe beleuchtet das Umsetzen einer Idee durch das Chip-Design auf einem FPGA…
- Binärcode und Codierung – die Sprache der digitalen Welt
Wie verarbeiten eigentlich Computer oder Smartphones Daten? Was haben die arabischen Zahlen mit dem Binärcode gemeinsam? Mithilfe dieser Arbeitsblätter lernen die Schülerinnen und Schüler…
- Codierung von Zeichen mit ASCII und Unicode
Wie verarbeiten Computer und digitale Endgeräte unsere Schriftsprache? Und warum sind ostasiatische Schriften im Zeitalter der Digitalisierung eine Herausforderung? Mithilfe eines…
- Einführung in die Mikroelektronik
Elektronik-Chips sind aus unserem Alltag kaum noch wegzudenken, in fast jedem Gerät findet man sie inzwischen. Diese Unterrichtsreihe beleuchtet modular die Anfänge und die Entwicklung,…
- Interaktive Übungen zur Einführung in die Mikroelektronik
Diese interaktiven Übungen dienen zur Vertiefung der Grundlagen der Mikroelektronik. Sie können ergänzend zur Unterrichtseinheit "Einführung in die Mikroelektronik" bearbeitet werden.
Ergänzendes Unterrichtsmaterial auf Lehrer-Online
- Halbleiterphysik für Einsteiger – theoretische Grundlagen
Die Unterrichtseinheit "Halbleiterphysik für Einsteiger" macht die Schülerinnen und Schüler mit einer Technologie bekannt, die aus unserem Alltagsleben nicht mehr wegzudenken ist. Die…
- Halbleiterphysik für Einsteiger – Beispiele und Anwendungen
In dieser Unterrichtseinheit werden die Schülerinnen und Schüler anhand von Beispielen mit verschiedenen Schaltungsmöglichkeiten für Dioden vertraut gemacht. Im Anschluss daran wird an einer…
- Halbleiterphysik für Fortgeschrittene – Grundlagen des Bipolartransistors
In dieser Unterrichtseinheit zur Halbleiterphysik werden die Lernenden mit dem bipolaren Transistor vertraut gemacht. Bei diesem handelt es sich um ein Halbleiterbauelement, das meistens aus…
- Halbleiterphysik für Fortgeschrittene – Fragestellungen und Übungsaufgaben zum Bipolartransistor
Zunächst lernen die Schülerinnen und Schüler in dieser Unterrichtseinheit die Unterschiede zwischen der Bewegungsrichtung von Elektronen (Minus nach Plus) und der willkürlich festgelegten…
- Konstruktion eines berührungslosen Seifenspenders mit dem Arduino
Mit diesem Arbeitsmaterial konstruieren und programmieren die Schülerinnen und Schüler einen berührungslosen Seifenspender mit dem Arduino. Es wurde im Kontext des von der Deutsche Telekom…
- Arduino-Kurs mit Tinkercad
In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich die Lernenden selbständig die Grundlagen zur Programmierung eines Mikrocontrollers und den Aufbau zugehöriger Schaltungen in Tinkercad.
- Programmieren mit dem Arduino
Diese Unterrichtsreihe stellt Berufsschulen Materialien zur Verfügung, die eine Einführung in die Mikrocontroller-Programmierung am Beispiel des Arduino ermöglichen. Dabei kann gänzlich auf…
