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Die Zukunft des MINT-Lernens: digitale Lernumgebungen für den MINT-Unterricht

Dossier

Unterrichtsmaterial zum digitalen Lernen im MINT-Unterricht der Sekundarstufen Wie können digitale Medien im MINT-Unterricht pädagogisch und didaktisch sinnvoll eingesetzt werden, um positive Effekte auf die Lernprozesse von Schülerinnen und Schülern zu haben? Die hier gebündelten Unterrichtseinheiten für die Fächer Informatik, Mathematik und Physik zeigen beispielhaft auf, wie digitale Medien den MINT-Unterricht der Sekundarstufen bereichern können. Die Lernenden beschäftigen sich anhand von digitalen Lernumgebungen mit Themen wie der mathematischen Modellierung, Künstlicher Intelligenz, funktionalen Zusammenhängen oder Messunsicherheiten. Alle Unterrichtseinheiten verfügen über einen Stundenverlaufsplan, einen Link zur jeweiligen Lernumgebung und Kompetenz-Zuordnungen. Neben Fach-, Medien- und Sozialkompetenzen werden dabei auch zu erwerbende 21th-Century-Skills aufgeführt. Weiterhin weist jede Unterrichtseinheit im didaktisch-methodischen Kommentar digitale Kompetenzen aus, die Lehrende zur Umsetzung der Unterrichtseinheit benötigen. Die Beiträge sind im Rahmen des von der Deutschen Telekom Stiftung geförderten Projekts "Die Zukunft des MINT-Lernens" entstanden. Das Dossier wird kontinuierlich um weitere Unterrichtseinheiten ergänzt. Über das Projekt "Die Zukunft des MINT-Lernens" Im Projekt "Die Zukunft des MINT-Lernens" entwickeln fünf Universitäten ( Humboldt-Universität zu Berlin , die Technische Universität Kaiserslautern , die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel , die Universität Koblenz-Landau und die Universität Würzburg ) seit Herbst 2018 in einem Entwicklungsverbund gemeinsam Konzepte für einen guten MINT-Unterricht in der digitalen Welt . Diese werden in die Aus- und Fortbildung von MINT-Lehrkräften integriert sowie von Expertinnen und Experten aus Deutschland, Estland, den Niederlanden und Österreich unterstützt.

  • Fächerübergreifend
  • MINT: Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik

Objektorientierte Modellierung mit GEONExT

Unterrichtseinheit

Eine objektorientierte Sichtweise erleichtert Schülerinnen und Schülern das Verständnis für Informatiksysteme. Deshalb erscheint es sinnvoll, Elemente der objektorientierten Modellierung bereits in den Anfangsunterricht Informatik aufzunehmen.Die hier vorgestellte Lernumgebung bietet eine Einführung in die Idee der Objektorientierung. Die Schülerinnen und Schüler lernen die informatischen Begriffe und Inhalte ?Objekt?, ?Attribut?, ?Attributwert?, ?Methode? und ?Klasse? kennen. Dadurch erwerben sie ein produktunabhängiges Verständnis für Informatiksysteme mit hohem Transferpotenzial. Als Beispiel wird die Software GEONExT für dynamische Mathematik genutzt und objektorientiert modelliert. So entstehen fruchtbare Verbindungen zwischen den Fächern Informatik und Mathematik. Informatische Bildung Der Informatikdidaktiker Steffen Friedrich hat den Begriff der informatischen Bildung konkretisiert, indem er vier didaktische Leitlinien für den Informatikunterricht formulierte: Umgang mit Informationen Wirkprinzipien von Informatiksystemen Problemlösen mit Informatiksystemen Arbeiten mit Modellen Insbesondere sollen die Schülerinnen und Schüler Probleme erkennen, die mit Informatiksystemen gelöst werden können, die Fähigkeit erwerben, sich in die zielorientierte Nutzung von Informatiksystemen einzuarbeiten und Problemlösungen in Bezug auf ihre Relevanz und Effizienz bewerten. Dabei sollen sie einen Einblick in gesellschaftlich bedeutsame Anwendungen der Informations- und Kommunikationstechnologien erhalten, deren Chancen und Risiken erkennen und Bereitschaft zu verantwortungsvollem Umgang mit derartigen Systemen entwickeln. Sie erleben beim Arbeiten, dass Modellbildung ein zentrales Element des Problemlösens mit Informatiksystemen ist, lernen Modellierungstechniken kennen und sehen die Gültigkeitsgrenzen und die Kritikbedürftigkeit von Modellen ein. Modellierung von Informatiksystemen Im Anfangsunterricht Informatik kann die Arbeit mit Standardsoftware, etwa zum Gestalten von Grafiken, zum Verfassen von Texten, zum Verwalten von Daten oder zum elektronischen Versenden von Nachrichten im Mittelpunkt stehen. Dabei geht es neben dem Erwerb grundlegender Bedienerfertigkeiten auch und vor allem um ein tieferes Verständnis für die zugehörigen Strukturen, denen die Prinzipien der Objektorientierung zu Grunde liegen. Die Schülerinnen und Schüler sollen Objekte identifizieren, deren Attribute und Methoden erkennen und die Objekte klassifizieren. Auf diese Weise entwickeln sie exemplarisch Modelle der Informatiksysteme, die ihnen ein übergeordnetes, produktunabhängiges und längerfristig nutzbares Verständnis für diese Art von Software ermöglichen. Unterrichtsverlauf und Stationen der Lernumgebung Die eingesetzte Lernumgebung besteht aus HTML-Seiten mit GEONExT-Applikationen und umfasst acht aufeinander aufbauende Stationen. Didaktische und technische Hinweise Tipps zur Binnendifferenzierung und zum Arbeiten mit dem Heft, um oberflächliches "Durchklicken" durch die Lernumgebung zu verhindern Die Schülerinnen und Schüler sollen die Idee der Objektorientierung kennen lernen. Informatiksysteme objektorientiert modellieren können. die Bedeutung der objektorientierten Sichtweise im Alltag erfahren. Thema Objektorientierte Modellierung mit GEONExT Autor Prof. Dr. Volker Ulm Fach Informatik Zielgruppe Klasse 5-8 Zeitraum 10 Stunden Technische Voraussetzungen Browser mit Java-Unterstützung, Java Runtime Environment (kostenloser Download) Software GEONExT (kostenloser Download auf der GEONExT-Homepage) Arbeiten mit einer computerbasierten Lernumgebung bedeutet keineswegs ausschließliches Arbeiten am Rechner. Ziel des Mediums Computer ist es, den Schülerinnen und Schülern informatische Inhalte näher zu bringen, im hier beschriebenen Unterrichtsbeispiel die objektorientierte Modellierung. Die entscheidenden Vorgänge laufen dabei nicht am Rechner, sondern im Kopf des Schülers ab, der beim Arbeiten kognitive Strukturen aufbaut. Hierfür bedarf es aber des Zusammenwirkens vieler unterrichtlicher Komponenten: Individuelles Arbeiten am Computer und auf Papier, die Kooperation mit den Mitschülern und das Unterrichtsgespräch im Klassenplenum beeinflussen und befruchten sich wechselseitig. Die Lernumgebung umfasst acht Stationen, die in der angegebenen Reihenfolge bearbeitet werden sollten, da sie aufeinander aufbauen. Station 1: GEONExT kennen lernen Die Schülerinnen und Schüler gewinnen einen ersten Zugang zu dem Informatiksystem. Sie experimentieren mit Punkten, Strecken, Geraden und Kreisen und fertigen damit eigene Zeichnungen an. Station 2: Eigenschaften erkunden Die Attribute der Objekte werden erkundet und ihre Attributwerte verändert. Am Beispiel eines Objekts "Punkt" fertigen die Schülerinnen und Schüler eigenständig eine Übersicht über gefundene Objekteigenschaften an und dringen damit in die Welt der Objektorientierung ein. Station 3: Vokabeln der Informatik Die Schülerinnen und Schüler und lernen die Fachbegriffe "Objekt", "Attribut", "Attributwert" und "Methode" anhand von GEONExT-Objekten kennen. Station 4: Vielecke Vielecke eröffnen neue Möglichkeiten beim Zeichnen von Bildern. Anhand eines Fünfecks werden die bislang gelernten Fachbegriffe wiederholt und vertieft. Station 5: Freie und abhängige Objekte Für ein tiefer gehendes Verständnis für dynamische Konstruktionen ist die Differenzierung zwischen freien und abhängigen Objekten sinnvoll. Die Lernenden erfahren insbesondere den Unterschied zwischen freien Punkten und Schnittpunkten. Station 6: Klassen Es zeigt sich, dass es zweckmäßig ist, gleichartige Objekte zu Klassen zusammenzufassen. Die erarbeiteten Begriffe der Objektorientierung werden auf vielfältige Bereiche aus der alltäglichen Erfahrungswelt der Schülerinnen und Schüler übertragen (zum Beispiel Klasse "Fahrrad"). Station 7: Textfelder Mit Textfeldern lernen die Schülerinnen und Schüler eine neue Klasse kennen. Sie versehen Zeichnungen mit Beschriftungen und verändern deren Attributwerte. Speziell dynamische Textfelder zum Messen von Entfernungen und Winkeln stellen ein mächtiges Werkzeug zum quantitativen Arbeiten mit dynamischen Konstruktionen dar. Station 8: Weiter experimentieren Den Lernenden steht die vollständige GEONExT-Oberfläche zur Verfügung. Sie experimentieren insbesondere mit Parallelen, Senkrechten und Rechtecken. Das Speichern und Laden von Daten führt zu neuen Themenbereichen (Speichermedien, Pfad einer Datei, ... ). Durch den Export von Daten in andere Informatiksysteme (Textverarbeitung, Rastergrafikprogramm) ergeben sich vielfältige Verknüpfungen im informatischen Wissen der Schülerinnen und Schüler. Im Anfangsunterricht Informatik treten im Rahmen eigenständigen Arbeitens die unterschiedlichen Arbeitstempi der Lernenden besonders deutlich zu Tage. Hier machen sich insbesondere stark differierende Vorerfahrungen im Umgang mit Computern bemerkbar. Um derartige Unterschiede im Unterricht abzufangen, enthält die Lernumgebung Seiten, die sich speziell an schnellere, leistungsstärkere Schülerinnen und Schüler wenden: Nicht jede Station muss von jedem Schüler bis zur letzten Seite bearbeitet werden. Die Kerngedanken befinden sich in der Regel auf den ersten Seiten der Stationen. Die Stationen 2 (Eigenschaften erkunden), 4 (Vielecke) und 5 (Freie und abhängige Objekte) besitzen auf ihrer letzten Seite einen Link "Vertiefung". Er führt jeweils zu einem Exkurs, der die Thematik der entsprechenden Station weiter vertieft. Die letzten beiden Stationen 7 (Textfelder) und 8 (Weiter experimentieren) besitzen eine gewisse Pufferfunktion. Sie können bei Zeitknappheit gekürzt und nur in Ausschnitten bearbeitet werden beziehungsweise schnelleren Schülerinnen und Schülern zu einer weiterführenden Beschäftigung mit GEONExT und anderen Informatiksystemen dienen. Allerdings lässt sich beim eigenständigen Arbeiten der Lernenden beobachten, dass einige nur deshalb "schnell" sind, weil sie die Stationen nur oberflächlich bearbeiten, ohne in die informatische Tiefe vorzudringen und ohne die schriftlichen Arbeiten gewissenhaft anzufertigen. Die Lehrkraft kann den Schülerinnen und Schülern dies durch geeignete Fragen zur Lernzielkontrolle vor Augen führen. Die Schülerinnen und Schüler werden in der Lernumgebung immer wieder aufgefordert, ihre Überlegungen und Ergebnisse eigenständig in ihr Heft zu notieren und Übersichten und Diagramme - etwa zur Darstellung der Eigenschaften von Objekten - auf Papier zu entwerfen. Ein derartiges Arbeiten im Heft hilft, die Thematik sorgfältig zu durchdringen und die Gedanken zu ordnen und zu strukturieren. Zudem soll dadurch verhindert werden, dass sich die Schülerinnen und Schüler nur oberflächlich mit den beweglichen Konstruktionen am Bildschirm befassen, dass sie die Seiten wie bei einem Computerspiel austesten, ohne zum eigentlichen informatischen Gehalt vorzudringen. Die Aufforderung, Beobachtungen und Überlegungen aufzuschreiben, verlangsamt den Prozess des "Durchklickens" und schafft für die Schülerinnen und Schüler damit den Zeitrahmen, der für Lernprozesse unentbehrlich ist. Damit alle Schülerinnen und Schüler die erarbeiteten Ideen der Objektorientierung und die zugrunde liegenden Fachbegriffe dauerhaft und verbindlich Schwarz auf Weiß zur Verfügung haben, führen Links auf der jeweils letzten Seite der Stationen 3 und 6 zu zusammenfassenden Ergebnisblättern, die entweder mit Microsoft Word oder dem Adobe Reader angesehen und ausgedruckt werden können. Die Lernumgebung dieser Unterrichtseinheit besteht aus HTML-Seiten, die mit jedem gängigen Browser betrachtet werden können. Damit der Browser die dynamischen Konstruktionen anzeigen kann, benötigt er Java-Unterstützung. Bei Netscape ist dies beispielsweise automatisch erfüllt. Bei anderen Browsern (zum Beispiel Internet Explorer) kann es notwendig sein, das Java2 Runtime Environment der Firma Sun Microsystems nachträglich zu installieren. Vielfältige Möglichkeiten des Downloads finden Sie auf der GEONExT-Homepage. Für die Nutzung unter Windows bietet sich das im Bereich "Download" angebotene Installationspaket "GEONExT & Java2 Runtime Environment" an. GEONExT-Homepage Auf der GEONExT-Website können Sie die Software für Linux, Mac OS X und Windows herunterladen.

  • Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co.
  • Sekundarstufe I

Statistik meets Wahrscheinlichkeitsrechnung – vom Simulieren und Berechnen

Unterrichtseinheit
5,99 €

Mathematik- und Informatik-Unterricht kombiniert: In der Einheit "Statistik meets Wahrscheinlichkeitsrechnung" werden in erster Linie mithilfe von Simulationen am PC Daten zu Zufallsexperimenten erfasst. Als Ergänzung werden Elemente der Wahrscheinlichkeitsrechnung betrachtet, um Erwartungswerte und andere Größen bei solchen Experimenten zu berechnen. Mit dem Vergleichen der Werte aus der Datensammlung mit den theoretischen berechneten Werten soll ein tieferes Verständnis für die Größen gefördert werden."Es gibt für alles eine App" - aber einige Fragen lassen sich oft nur mit Programmieren beantworten. Der PC erzeugt Zufallszahlen, mit welchen man reale Experimente simulieren kann. Hat man ein Grundverständnis für dieses Programmieren, kann man schnell eigene Experimente modellieren und anschließend simulieren. Der Informatik-Unterricht sieht den Umgang mit Tabellenkalkulationen und einer Programmiersprache vor. Damit lassen sich auch Zufallsexperimente simulieren. Im Mathematik-Unterricht werden auch Methoden zur Berechnung von Wahrscheinlichkeiten und Erwartungswerten erarbeitet. In der Unterrichtseinheit werden Zufallsexperimente simuliert. Der Vergleich mit Daten aus der berechnenden Statistik schließt sich den Simulationen an. So kann das Material einerseits im Informatik-Unterricht eingesetzt werden - die Berechnungen können vorgestellt werden, um den simulierten Wert mit berechnetem zu vergleichen -, andererseits in der Mathematik, um die berechneten Werte mit Ergebnissen aus der Simulation zu vergleichen. Ein tieferes Verständnis des Wahrscheinlichkeitsbegriffs und der Größe des Erwartungswertes stellt sich ein. Das Thema "Statistik meets Wahrscheinlichkeitsrechnung" im Unterricht Digitalisierung wird immer wichtiger - in der Mathematik haben viele Möglichkeiten der Statistik leider wenig Raum im Lehrplan finden können, da diese sehr vielfältig sind. Um den Schülerinnen und Schülern die Möglichkeiten der Statistik näher zu bringen, sollen hier relativ einfache Probleme erarbeitet werden. Das Anwenden der statistischen Methoden an eigenen Daten soll eine Motivation darstellen, die vorgestellten Größen besser kennen zu lernen. Vorkenntnisse Grundlagen im Umgang mit einer Tabellenkalkulation beziehungsweise einer Programmiersprache sollten vermittelt worden sein. Werden nur fertiggestellte Simulationen in den letzten Klassen des Mathematikunterrichts eingesetzt, können Erwartungswert und Standardabweichung mithilfe der Simulationen nähergebracht werden. Didaktische Analyse Dem Zufall begegnet man täglich. Viele Wahrscheinlichkeitsaussagen werden mithilfe messbarer Größen vorhergesagt. Mit einer Wahrscheinlichkeitsaussage möchte man eine relative Häufigkeit voraussagen. Wie gut gelingt das? Es ist nicht möglich, eine sehr große Anzahl von Versuchsdurchführungen in überschaubarer Zeit in echt durchzuführen - deswegen wird simuliert. Einen Einblick, wie man mit dem PC simuliert und was man aus diesen Daten machen kann, sollen die Themen zeigen. Kombination aus Informatik- und Mathematik-Unterricht Erarbeitet man mit der Programmierung Simulationen, kann die Lösung der Mathe Arbeitsblätter verwendet werden, um relative Häufigkeiten mit berechneten Werten zu vergleichen. Auch umgekehrt: Erarbeitet man die Wahrscheinlichkeitsberechnungen, kann man mit Lösungen der Simulationen die berechneten Werte durch relative Häufigkeiten bei Simulationen prüfen. Methodische Analyse Die Themen müssen nicht alle und nicht chronologisch abgearbeitet werden. Ziel der Art der Aufbereitung ist es, an Stellen im eigenen Unterricht mit einem "Thema" zu ergänzen. Für Lernende der Abschlussklassen werden die kurz vorgestellten Größen im Zusammenhang mit Zufallsgrößen möglicherweise als theoretische Konstrukte empfunden - mit der Verwendung vieler Daten (ohne im Detail zu verstehen, wie der Rechner diese erarbeitet) können diese Größe in ihrer Bedeutung nähergebracht werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können mathematisch argumentieren (K1). Probleme mathematisch lösen (K2). mathematisch modellieren (K3). können mit symbolischen, formalen und technischen Elementen der Mathematik und Informatik umgehen (K5). modellieren und implementieren (Informatik). kommunizieren und kooperieren (Informatik). darstellen und interpretieren (Informatik). Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten sicher am PC mit einer Tabellenkalkulation. verstehen, wie eine Tabellenkalkulation oder der PC viele Werte bestimmen und darstellen kann. erlernen den Umgang mit einer Programmiersprache. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bringen sich bei der Erarbeitung und der Präsentation von Inhalten und Ergebnissen in die Gruppenarbeit ein. werten Daten kritisch aus und kommentieren diese. geben selbst Hilfestellung oder fragen andere nach Hilfe.

  • Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co. / Mathematik / Rechnen & Logik
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Roberta - ein Projekt zur Mädchenförderung

Fachartikel

Dieser Fachartikel stellt das Roberta-Projekt vor, welches unter dem Motto "Mädchen erobern Roboter" bei Mädchen und jungen Frauen mithilfe eines ganz besonderen LEGO-Bausteins Interesse für Technik, Naturwissenschaften und Informatik weckt und das Verständnis für technische Systeme fördert. Im Informatikunterricht der Sekundarstufe I ist es immer wieder eine Herausforderung, Themengebiete zu erarbeiten, die den inhaltlichen Anforderungen des Informatikunterrichts entsprechen, die die Interessen der Lernenden befriedigen, eine handlungsorientierte Auseinandersetzung mit einem theoretischen Problem ermöglichen und sich technisch einfach umsetzen lassen. Roberta, ein Projekt des Fraunhofer-Instituts für Intelligente Analyse- Informationssysteme (IAIS) in Sankt Augustin bei Bonn, bietet diese Möglichkeiten und spricht dabei ganz gezielt Schülerinnen an.

  • Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co.
  • Primarstufe, Sekundarstufe I

Preselection und Call-by-Call

Unterrichtseinheit

Eine Telefonrechnung zu verstehen, ist heutzutage gar nicht mehr so einfach. Daher ist es für angehende Dienstleister in der Telekommunikationsbranche besonders wichtig, ihren Kundinnen und Kunden die Rechnungsposten erläutern zu können.Die Vielzahl unterschiedlicher Anbieter und Tarifstrukturen auf dem deutschen Telefonmarkt locken den Endkunden mit attraktiven Angeboten. Die Liberalisierung des hiesigen Telekommunikationsmarktes brachte eine Vielzahl von Änderungen und auch Vorteilen für den Endkunden mit sich. Kein Telefonie-Kunde ist mehr von der Tarifierung eines einzigen Anbieters abhängig. Die Wahl eines neuen Anbieters ist nur ein paar Telefontasten weit entfernt.Das Thema bietet sich für heterogene Lerngruppen an. Die unterschiedlichen Möglichkeiten der Festnetztelefonie können zudem im Alltag von der Lerngruppe ausprobiert und getestet werde. Ablauf des Unterrichts Seit dem 1. Januar 1998 haben Privatkunden die Möglichkeit ihren Anbieter von Telefondiensten im Festnetz für Ferngespräche frei zu wählen und zwar durch eine dauerhafte Voreinstellung (Preselection), die im Einzelfall des Verbindungsaufbaus durch die Wahl einer ?Verbindungsnetzbetreiber-Kennzahl? (Call-by-Call-Selection) ersetzt werden kann. Fachkompetenz Das vorrangige Ziel der Stunde besteht darin, dass die Schülerinnen und Schüler die unterschiedlichen Möglichkeiten der Festnetz-Telefonie im Rahmen von Call-by-Call und Preselection Gesprächen kennen lernen. Sie können die wesentlichen Unterschiede dieser Art Gesprächsverbindungen aufzeigen, indem sie die Begriffe Call-by-Call und Preselection anhand einer aktuellen Rechnungskopie eines Providers ableiten, nennen und definieren können. einen Netzbetreiber anhand seiner Leistungen zu den "Verbindungsnetzbetreibern" oder "Teilnehmernetzbetreibern" zuordnen. die Verpflichtung zur Rechnungserstellung gemäß §15 TKV für einen Provider unter gegebenen Voraussetzungen prüfen und ableiten. neue gesetzlichen Regelungen im Ortsanschlussbereich gemäß § 43 TKG für die genannten Gesprächsverbindungen (Call-by-Call und Preselection) prüfen. den Zuständigkeitsbereich des Anbieters bei technischen Problemen fallorientiert nennen können. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler üben den Umgang mit Kundenanfragen zur aktuellen Rechnungsstellung. Sie entschlüsseln Gesetzestexte und wenden diese auf den jeweiligen Sachverhalt an. Thema Preselection und Call-by-Call Autorin Alexandra Beckmann Fach Organisationslehre/Wirtschaftsinformatik Zielgruppe Kaufleute für Bürokommunikation und Bürokaufleute Bereich Telekommunikation, Bürowirtschaft/-kommunikation Zeitumfang circa 2-4 Unterrichtsstunden Technische Voraussetzungen Privater Internetanschluss der Schüler für die Hausaufgabe Planung Verlaufsplan Preselection Gut 5 ½ Jahre nachdem man in Deutschland erstmals ein Ferngespräch über einen anderen Anbieter als die T-COM führen konnte, fiel nun endgültig das letzte Monopol im deutschen Festnetztelefonmarkt: Das Ortsnetz. Für den Verbraucher besteht nun auch hier die Möglichkeit zur freien Anbieterwahl. Im Ortsnetzbereich ist seit April 2003 die Wahl von Call-by-Call Gesprächen möglich. Seit Juli 2003 können ebenfalls Preselection Telefonate im Ortsnetzbereich geführt werden. Einstieg Die Schülerinnen und Schüler erhalten die Kopie einer Telefonrechnung. Szenario: Die Eltern waren drei Wochen im Urlaub und beschweren sich über die Telefonrechnung des Monats. Problemanalyse Die Lerngruppe nennt spontan ihre ersten Ideen, wie es zu den Verbindungen der Position "Beiträge anderer Anbieter" auf der Telekom-Rechnung kommt. Die Begriffe Call by Call und Preselection werden definiert und im Tafelbild festgehalten. Erarbeitungsphase Die Lerngruppe wird gebeten, das einführende Beispiel auf ihre berufliche Situation zu transferieren, indem sie sich in die Rolle eines Call-Center-Mitarbeiters versetzen. Kunden rufen im Call Center an, um sich einige Fragestellungen zu Preselection und Call-by-Call-Gesprächen erläutern zu lassen. Die Schülerinnen und Schüler erhalten dazu Arbeitsaufträge. In Partnerarbeit werden im Rahmen einer fallorientierten Erarbeitung die Begriffe "Teilnehmernetzbetreiber" und "Verbindungsnetzbetreiber" definiert und anhand der vorliegenden Rechnung ermittelt und benannt. die Verpflichtung zur Rechnungserstellung durch den betreffenden Netzbetreiber bei Call-by-Call und bei Preselection Gesprächen geprüft und erläutert. neue gesetzliche Regelungen für Call-by-Call- und Preselection-Gespräche im Ortsnetzbereich geprüft. der Zuständigkeitsbereich des Betreibers bei technischen Problemen anhand der bearbeiteten Aufgabenstellungen ermittelt. Ergebnispräsentation Die Arbeitsergebnisse werden auf Folie vorgestellt und anschließend die wesentlichen Kriterien zur Unterscheidung der Möglichkeiten der Festnetz-Telefonie und die Zuständigkeiten bei call-by-Call und Preselection-Telefonaten allgemein gültig (nicht fallbezogen) notiert. Vertiefung Als Hausarbeit suchen die Schülerinnen und Schüler im Internet nach dem derzeit günstigen Call-by-Call und Preselection Anbieter für ihren Telfonbereich. Sie begründen ihre Auswahl.

  • Orga / Bürowirtschaft
  • Primarstufe

Internettelefonie

Unterrichtseinheit

"VoIP" ist die gängige Abkürzung für "voice over IP". Frei übersetzt handelt es sich um die Stimm- und Sprachübertragung über das Internetprotokoll (IP). Die Sprachdaten werden digitalisiert, in Datenpakete verpackt und mit einer eindeutigen Absender- und Zieladresse versehen. Dies ist die so genannte IP-Adresse, die über das Internet zum Empfänger übertragen wird.Das Telefonieren über das Internet und damit das Modell für eine integrierte Infrastruktur von Sprach- und Datenkommunikation erobert derzeit Unternehmen und Privathaushalte in rasantem Tempo. In dem wirtschaftlichen Kampf um diesen viel versprechenden Zukunftsmarkt lassen viele der Provider ihre Phantasie spielen, um sich von der Konkurrenz abzuheben. Sie werden dabei misstrauisch beäugt von den "alteingesessenen" Telefongesellschaften, deren Geschäftsmodell auf der Vermittlungstechnik (?Sprachnetz?) basiert und nun ins Wanken gerät. Die Erarbeitung von Anwendungsmöglichkeiten der VOIP-Telefonie erfolgt in dieser Unterrichtsreihe unter besonderer Berücksichtigung der Datenqualität und des Kostenaspekts.Die Unterrichtsreihe ist in drei Unterrichtseinheiten unterteilt, die auch getrennt umgesetzt werden können. In den beiden ersten Unterrichtsstunden lernen die Schülerinnen und Schüler anhand praxisorientierter Übungen, wie sie ein Telefonat im Internet durchführen können. Exemplarisch hierfür wurde der Softwareanbieter "Skype" ausgewählt. Für technisch interessierte Lerngruppen ist insbesondere die dritte und vierte Unterrichtsstunde geeignet, in denen die Qualitätsaspekte der VOIP-Telefonie erarbeitet und näher betrachtet werden. Die fünfte und sechste Unterrichtsstunde beinhalten praxisnahe Rechenbeispiele, um die Telefonkosten auf einfache Art und Weise zu optimieren. Überblick mit Verlaufsplänen Die einzelnen Unterrichtseinheiten können einzeln oder als Gesamtheit umgesetzt werden. Es gibt drei Verlaufspläne für die sechs Unterrichtsstunden. Hintergründe zu VoIP Einige kurze Erläuterungen zu aktuellen Hintergründen und Fakten der Internettelefonie können auch als Einstieg in das Thema dienen. Die Schülerinnen und Schüler sollen wesentliche Aspekte der VoIP-Telefonie erarbeiten. dem Plenum die Bedienung und die Funktionsweise eines IP-Softphones aufzeigen. Qualitätsaspekte der VOIP-Telefonie erkennen und benennen. den Umgang mit der internetbasierten Sprachtelefonie üben. bestimmte Kundenanforderungen prüfen und eine Empfehlung für oder gegen die Wahl eines VoIP-Anbieters aussprechen. den strukturierten Kostenvergleich anhand unterschiedlicher Telefonie-Angebote üben. die Ergebnisse präsentieren und im im Plenum diskutieren. Thema Internettelefonie - "voice over IP" Autoin Alexandra Beckmann Fach Organisationslehre, Wirtschaftsinformatik Zielgruppe Kaufleute für Bürokommunikation, Bürokaufleute, Bürowirtschaft, Höhere Handelsschule und gymnasiale Oberstufe für den Bereich Wirtschaftsinformatik Zeitumfang 6 Unterrichtsstunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss, Kopfhörer (Headsets) für den Computer Planung Verlaufsplan 1 - VOIP - Anwendung der VOIP-Telefonie (1. und 2. Stunde) Verlaufsplan 2 - VOIP - Qualität der Internettelefonie (3. und 4. Stunde) Verlaufsplan 3 - VOIP - Kosten der Internettelefonie (5. und 6. Stunde) Die Unterrichtsreihe ist sowohl für technisch versierte als auch für technisch nicht so stark vorgebildete Schülerinnen und Schüler von Interesse und kann dementsprechend variiert werden. Insbesondere die ersten beiden Unterrichtsstunden eignen sich für alle Schulformen. Aufgrund der Aktualität der VoIP-Telefonie und der damit verbundenen Einsparungspotentiale bei den Telefonkosten erfreuen die Themen sich großer Beliebtheit bei den Schülerinnen und Schülern. Wer an technischen Aspekten nicht interessiert ist, kann die dritte und vierte Unterrichtsstunde auslassen und mit der fünften und sechsten Unterrichtsstunde fortfahren. Thema: Anwendung der VoIP-Telefonie In den ersten beiden Unterrichtsstunden werden die Nutzungsmöglichkeiten eines IP-Softphones (Telefonie über den PC) erarbeitet und praktisch erprobt. Siehe dazu den Verlaufsplan 1 - VOIP - Anwendung der VOIP-Telefonie Die Einheit beginnt mit einem Kundengespräch im Call-Center als Rollenspiel, welches dem Einstieg in das Thema dient. Die Schülerinnen und Schüler lernen anhand praxisorientierter Übungen, wie man ein Telefonat im Internet durchführt. Exemplarisch hierfür wurde der Softwareanbieter "Skype" ausgewählt. Die Software kann im Internet kostenlos heruntergeladen werden ( skype.de ), der Download nimmt bei einem DSL-Anschluss nur wenige Minuten in Anspruch. Alle Telefonate innerhalb des Skype-Netzes sind ebenfalls kostenlos. In der Vertiefung des Themas erarbeiten die Schülerinnen und Schüler die Bedeutung, die Anwendungsmöglichkeiten, die Sprachqualität und die Einsparungspotentiale von VoIP. Die Ergebnisse werden durch die Gruppen präsentiert und im Plenum diskutiert. Thema: Qualität der Internettelefonie In der dritten und vierten Schulstunde werden Qualitätsaspekte der VoIP-Telefonie ermittelt und mögliche Ursachen erarbeitet. Hier stehen Kriterien der Sprachqualität im Internet im Vordergrund. Diese Einheit ist geeignet für technisch interessierte Lerngruppen. Siehe dazu den Verlaufsplan 2 - VOIP - Qualität der Internettelefonie Ein Telefonat über das Internet fördert die Motivation zur Erarbeitung im weiteren Unterrichtsverlauf. Hierzu werden Kopfhörer für die Computer benötigt. Anhand des Informationsblattes der Verbraucherzentrale und weiterführender Links erarbeiten die Lernenden die Aufgabenstellungen. Die Kriterien der Dienstgüte und Datenqualität werden vor der Klasse präsentiert und im Plenum diskutiert. Thema: Kosten der Internettelefonie In der fünften und sechsten Schulstunde erabeiten die Schülerinnen und Schüler unter der Annahme bestimmter Kundenanforderungen einen Kostenvergleich zwischen einem reinen Internet-Telefonie-Provider und einem Provider der "herkömmlichen" Sprachtelefonie. Siehe dazu den Verlaufsplan 3 - VOIP - Kosten der Internettelefonie Die Betrachtung der Kostenpositionen einer Telefonrechnung dient als Einstieg. Darauf aufbauend soll in Gruppenarbeit eine Auswahl der Provider unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten und der Vergleich zur IP-Telefonie erfolgen. Die Ergebnisse dieses Kostenvergleichs werden im Plenum diskutiert. Zur Sicherung und Vertiefung des Erlernten dienen die Übungsaufgaben, die in Einzel- oder Heimarbeit bearbeitet werden sollen. Die praxisnahen Rechenbeispiele zur Optimierung der Telefonkosten können je nach Bedarf beliebig erweitert werden. Die Internettelefonie bezeichnet genau das, was sich unmittelbar aus dem Begriff ergibt: Telefonieren nicht über das traditionelle Telefonnetz, sondern über das Internet als das bekannteste Datennetz. Das IP (Internet-Protocol) ist das tragende Netzwerkprotokoll jeder Internet-Kommunikation. Die Sprachdaten werden digitalisiert, in Datenpakete verpackt und mit einer eindeutigen Absender- und Zieladresse versehen. Dies ist die so genannte IP-Adresse, die über das Internet zum Empfänger übertragen wird. Die absolute Zahl der weltweiten Internettelefonienutzer betrug im Jahre 2005 elf Millionen. Zusätzlich gab es zu diesem Zeitpunkt sechs Millionen Internettelefonienutzer, die reine Softwarelösungen nutzten. In Deutschland wurden im Jahre 2005 insgesamt 220.000 Nutzer geschätzt. Die deutsche Telekom AG hat eine komplette Umstellung ihres Festnetzes auf die Internettechnik bis zum Jahr 2012 angekündigt Die Werbung für VoIP-Anbieter suggeriert häufig Gespräche zum Nulltarif. Dies gilt jedoch nur für netzinterne Gespräche und Gespräche in Partnernetze. Telefonate zu normalen Festnetzanschlüssen und in Mobilfunknetze haben ebenso einen Minutenpreis wie bei den "herkömmlichen" Providern. Die Entscheidung, ob die Datentelefonie für den Privatkunden wirtschaftlich vorteilhaft ist, hängt von den Telefoniebedürfnissen des jeweiligen Kunden ab. Gerade für Personen, deren Verwandtschaft und Freundeskreis sich über den halben Globus verteilt, macht sich die Telefonie übers Internet bezahlt. Wer über eine Breitband-Datenleitung telefoniert, zahlt für ein Gespräch unter den richtigen Voraussetzungen überhaupt nichts (abgesehen von den DSL-Gebühren) beziehungsweise nur die Vermittlungsgebühren der "letzten Meile" im Ortsnetz des angerufenen Teilnehmers.

  • Orga / Bürowirtschaft
  • Primarstufe

Kopieren von Zellbezügen

Unterrichtseinheit

In einem Rechnungsformular ist das Kopieren von Formeln eine Routinearbeit. Schnell kann es hier allerdings zu Fehlern kommen. Diese zu vermeiden - darum geht es in dieser Unterrichtseinheit.Nachdem die Schülerinnen und Schüler im Rahmen des Unterrichts in Wirtschaftsinformatik (Fach Informationswirtschaft) Grundlagen der Tabellenkalkulation mit Excel erlernt haben, dient die Unterrichtseinheit dazu, Kenntnisse im Bereich der Tabellenkalkulation auf eine kaufmännische Problemstellung anzuwenden. Die Problematik des Kopierens von Zelladressen in Excel wird anhand der Situation "Automatisierung der Rechnungserstellung" erarbeitet.Die Unterrichtseinheit dient dazu, die vorab erworbenen Kenntnisse im Bereich der Tabellenkalkulation zu erweitern und auf eine kaufmännische Problemstellung anzuwenden, die an Inhalte des Betriebswirtschaftslehre- beziehungsweise Rechnungswesenunterrichts anknüpft. Unterrichtsablauf und Einsatz der Materialien Der Umgang mit Formeln, einfachen Funktionen und Formatierungen sollte den Schülerinnen und Schülern im Vorfeld bereits bekannt sein. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen unter Anwendung relativer Zellbezüge die PC-gestützte Rechnungserstellung automatisieren. die Konstruktionsweise absoluter Zellbezüge kennen lernen. den Unterschied in der Anpassung relativer und absoluter Zellbezüge beim Kopieren erkennen. mithilfe absoluter Zellbezüge eine kopierfähige Formel entwickeln. die Auswirkungen einer gemischten Zelladressierung beurteilen. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Problemlösungen selbstständig und unmittelbar am PC erarbeiten. die Fähigkeit und Bereitschaft erweitern, selbstständig mit dem PC kaufmännische Probleme zu lösen. die in Einzel-/Partnerarbeit am PC entwickelte Lösung vor der Klasse aufzeigen und erläutern. Thema Kopieren von Zelladressen in Excel - erarbeitet anhand der Situation "Automatisierung der Rechnungserstellung" Autoren Armin Hahn, Ursula Hahn Fach Wirtschaftsinformatik, Organisationslehre, Informationswirtschaft Zielgruppe Kaufmännische Berufsschulklassen, Wirtschaftsgymnasium, Höhere Handelsschule Technische Voraussetzungen ein Computer pro Schüler mit MS Excel Planung Excel - Zellbezüge Armin Hahn ist am Berufskolleg des Rhein-Sieg-Kreises in Siegburg tätig. Strukturierung des Unterrichts Durch die Verwendung einer einheitlichen Datei und strukturierter Arbeitsmaterialien wird eine systematische Vorgehensweise gewährleistet. Gleichzeitig wird den Schülerinnen und Schülern durch den Einsatz eines Informationsblattes weitgehend selbstständiges Arbeiten ermöglicht. Die sich an die Erarbeitungs- und Vertiefungsphasen jeweils anknüpfenden Sicherungsphasen dienen einerseits der verbalen Erläuterung des gewählten Lösungswegs und andererseits einer schriftlichen Fixierung der Problemlösung. Dies erleichtert insbesondere leistungsschwächeren Schülerinnen und Schülern die Arbeit. Problemsituation Ausgangspunkt ist eine Rechnung, die aufgrund einer Bestellung von Büromöbeln an eine Kundin erstellt wird. Die Schülerinnen und Schüler geben zunächst einen verkauften Artikel in das Rechnungsformular ein und führen verschiedene Berechnungen (Rabatt, Nettobetrag, Umsatzsteuer, Bruttobetrag, Skonto) durch. Wegen des Verkaufs zweier weiterer Artikel werden anschließend die für den ersten Artikel erstellten Formeln nach unten kopiert. Hierbei ergeben sich Fehler, da Excel beim Kopieren einer Formel sämtliche Zellbezüge automatisch anpasst. Auf der Basis eines Informationsblattes erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler selbstständig das korrekte Kopieren von Zellbezügen und wenden es auf das Fallbeispiel der Rechnungserstellung an. Die Durchführung dieser Unterrichtseinheit bietet sich sowohl in kaufmännischen Berufsschulklassen als auch im Wirtschaftsgymnasium sowie in der Höheren Handelsschule an.

  • Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co.
  • Sekundarstufe II

Fibonacci – Zahlen, Automaten und Strichcodes

Unterrichtseinheit

In der Einheit "Fibonaccizahlen, Automaten und Strichcodes" soll den Lernenden ein Einblick in das Denken in Strukturen aus der Informatik an einem aus dem Alltag bekannten Problem mit Strichcodes nahegebracht werden.Strichcodes sind auf allen Produkten zu finden; an der Kasse werden über Strichcodes Produkten Preise zugeordnet. Aber wie viele verschiedene Strichcodes gibt es eigentlich? Da gewisse Bedingungen an die Folge von schwarzen und weißen Strichen zu stellen sind, eignen sich Automaten aus der Informatik als Mittel, um hier kombinatorische Fragestellungen zu lösen. Das Thema "Fibonaccizahlen, Automaten und Strichcodes" im Unterricht Die Schülerinnen und Schüler sollen mithilfe dieser Unterrichtseinheit Automaten kennenlernen. Sie üben sich außerdem im Umgang mit irrationalen Wurzeln und dem Satz des Pythagoras. Zudem gewinnen sie Einblick in die Lösung kombinatorischer Fragestellungen mit Automaten. Als Hilfsmittel wird dabei Excel (oder ein anderes Tabellenkalkulationsprogramm) verwendet. Vorkenntnisse Grundkenntnisse der Kombinatorik sind für diese Einheit nötig. Allerdings genügen hier schon die Kenntnis der Fakultät, so des Zählprinzips. Mithilfe dieser Grundlagen ist ein einfacher Einstieg in den Bereich möglich. Da Tabellenkalkulationen zur Bestimmung von Werten verwendet werden, sollte diese bekannt und der Umgang vertraut sein. Didaktische Analyse Gelingt es den Lernenden Darstellungen in Automaten in einer Tabellenkalkulation zu nutzen, um Anzahlen von Möglichkeiten zu bestimmen? Während das Mittel "Zustandsautomaten" den Schülerinnen und Schülern neu sein sollte, wird ihnen der Umgang mit Tabellenkalkulationen vertraut sein. Zustandsautomaten bei der bearbeitenden Fragestellungen sind leicht überblickbar. Deswegen eignet sich das Thema zum Kennenlernen dieses Mediums. Methodische Analyse Da die Schülerschaft viel in Anwesenheit der Lehrkraft erarbeiten soll, können Fragen zu verschiedenen Zeitpunkten möglich sein. Dies ist für Lernende motivierend, da sie wissen, dass ihnen bei Schwierigkeiten an der richtigen Stelle geholfen wird. Die Arbeiten außerhalb des Unterrichts werden in den darauffolgenden Stunden ausführlich besprochen, damit auch dort Rückmeldungen zu allen möglichen Schwierigkeiten erfolgen kann. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler argumentieren mathematisch. lösen Probleme mathematisch. modellieren mathematisch. gehen mit symbolischen, formalen und technischen Elementen der Mathematik um. verwenden mathematische Darstellungen und Darstellungen aus dem Fachbereich Informatik zu verwenden. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten sicher am PC mit einer Tabellenkalkulation. verstehen, wie eine Tabellenkalkulation viele Werte bestimmen und darstellen kann. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bringen sich in Gruppenarbeit ein. geben Hilfeleistungen und fragen nach individuellen Hilfen von anderen. Strichcodes im Alltag An jeder Einkaufskasse werden sie verwendet: Strichcodes. Die Kassiererin, die früher noch Preise in die Tastatur der Kasse eintippte, ist für viele Jugendliche eine Geschichte aus längst vergangener Zeit. In einer Discothek in Barcelona wird nicht mehr nur mit Barem bezahlt. Besucher können sich einen Chip implantieren lassen. Sobald sie eine Bestellung aufgeben, werden sie anhand ihres Chips erkannt und ihr Konto wird via Online-Banking belastet. Strichcodes - Folgen von schwarzen und weißen Strichen - codieren eindeutig, um welches Produkt beziehungsweise um welche Person es sich handelt. Wie viele Objekte können verschlüsselt werden? Aber wie viele verschiede Objekte kann man mit Codes verschlüsseln und wovon hängt diese Anzahl ab? Einen ersten Einblick liefert eine Reihe von schwarzen und weißen Feldern, wie sie in Abb. 1 dargestellt ist. Wenn nun zehn Felder verwendet werden - wie viele verschiedene Muster können entstehen, wenn nur die Farben schwarz und weiß verwendet werden dürfen? Die Antwort, 210, ist schnell gefunden. Jedes Feld hat zwei verschiedene Möglichkeiten. Jedes Feld kann beliebig an jedes Feld angehängt werden. Und deswegen ist pro Feld ein Faktor 2 zu berücksichtigen. Anforderungen an den Code Doch schon bei diesem einfachen Problem kommt schnell folgende Frage auf: Woran kann der Scanner, der die Abfolge schwarzer und weißer Felder entziffern soll, erkennen, ob es zwei oder drei schwarze Felder nebeneinander sind? Dasselbe Problem ergibt sich auch bei den weißen Feldern, denn die schwarzen Trennstriche zwischen den weißen Feldern treten bei Strichcodes nicht auf. Somit werden Bedingungen an den Code gestellt: Das erste und das letzte Feld müssen schwarz sein. Für die Zahl gleicher nebeneinanderliegender Felder muss eine Höchstgrenze festgelegt werden (zwei, drei, vier … ). Erweiterung Eine Erweiterung des Themas ergibt sich daraus, dass nicht nur "Schwarz und Weiß", sondern mehrere Farben für den Aufbau eines Codes zugelassen werden. Dass in diesem Zusammenhang die Fibonacci-Zahlen auftreten ist überraschend - weniger, dass mit Automaten und Zustandsübergängen Lösungen gefunden werden können. Und dass dabei Tabellenkalkulationsprogramme wie Excel eine wunderbare Hilfe bieten, rundet die Thematik ab.

  • Mathematik / Rechnen & Logik / Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co.
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

KI verstehen

Kopiervorlage / Interaktives

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 Gefahren gehen von KI aus? Das ist Thema dieses Arbeitsmaterials. Was bedeutet "Künstliche Intelligenz" überhaupt und wie lernen Maschinen? Diesen Fragen soll in der Reihe "KI verstehen" nachgegangen werden. Bis jetzt beherrschen Algorithmen die Welt der Informatik und der Computer. Noch beruhten nahezu jedes Programm und jede Steuerungselektronik auf Algorithmen. Doch die KI bietet ganz neue Möglichkeiten jenseits von Algorithmen und das nicht nur in der Informatik oder in der Elektrotechnik, sondern auch in der Kunst und in der Literatur. Jedoch hat, wie jede neue Technologie, auch die KI ihre Schattenseiten und Gefahren. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen die technischen Zusammenhänge einer KI kennen. beschäftigen sich mit der Hardware und den Auswirkungen des KI-Hypes. verstehen und berechnen Neuronale Netzwerke. verstehen, wie Rassismus in eine KI gelangen kann. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen Internetquellen zur Weiterbildung und zur Recherche. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler reflektieren ihr Nutzungsverhalten in Bezug zur KI. erstellen in Gruppenarbeit eigene Neuronale Netzwerke. reflektieren Nutzen und Gefahren von KI in Gruppenarbeit.

  • Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co.
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Assoziationen in UML-Klassendiagrammen

Unterrichtseinheit

Die Unified Modeling Language (UML) ist eine standardisierte Sprache zur Modellierung von Software und anderen Systemen. Als Modellelement bestimmt eine Assoziation das Verhältnis von Klassen. Die folgende Unterrichtseinheit vermittelt anhand solcher Assoziationen wichtige statische Elemente zur Software- und Datenbankentwicklung. Bei der Entwicklung komplexer Software wird eine gute Planung notwendig und so ist es inzwischen zum Standard geworden, objektorientierte Programme und Datenbanken in UML zu planen und zu dokumentieren. Binäre Assoziationen dienen in UML-Klassendiagrammen der Abbildung von Interaktionen zwischen Klassen: Welche Klasse muss also welche Instanzen von anderen Klassen enthalten? Die Unterrichtsstunde veranschaulicht dies am konkreten Beispiel des Auftrags eines Mainboardherstellers zur Abbildung seiner Kundenbeziehungen . In der Unterrichtsstunde werden durch die Assoziationen wichtige statische Elemente zur Software- und Datenbankentwicklung vermittelt. Im Anschluss bieten sich die Behandlung der Generalisierung, der Aggregation und der Komposition an. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten sich in die Darstellung von Assoziationen in Expertengruppen ein. In Stammgruppen werden die Informationen aus den Expertengruppen weitergegeben. Unterschiedliche Leistungsstände werden in den Gruppen kompensiert. Die Darstellung der Leserichtung, der Eigenschaft und der Einschränkung ist in "Objecteering" nicht direkt umsetzbar. Die Navigierbarkeit ist auch in UML nicht eindeutig umsetzbar. Diese offenen Probleme sind bewusst eingeplant, um Diskussionen anzuregen. Problematisch ist die Arbeitsteilung in den Expertengruppen: Auf dem Arbeitsauftrag wird daher der bewusste Informationsaustausch gefordert, damit jede Expertin in der Stammgruppe allen anderen Gruppenmitgliedern die Ergebnisse vermitteln kann. In jeder Stammgruppe wird nur je ein PC verwendet, um die Aufmerksamkeit zu kanalisieren. Obgleich die Darstellung der Assoziationen in "Objecteering" vom UML-Standard abweicht, wird die Anwendung genutzt, um einen Praxisbezug herzustellen und Detailfragen zu diskutieren. Unterrichtsablauf und Einsatz der Materialien Der Ablauf der Unterrichtsstunde und die Einbindung der Materialien werden hier von der Problemstellung bis zur Anknüpfungsmöglichkeit der Folgestunde erläutert. Die Schülerinnen und Schüler können eine Assoziation mit Leserichtung, Rolle, Sichtbarkeit, Eigenschaft, Einschränkung und Navigierbarkeit in einem UML-Klassendiagramm (Version 2.0) darstellen und erläutern. vertiefen die Schreibweise und Darstellung einer Assoziation mit Assoziationsnamen und Multiplizität in einem UML-Klassendiagramm (Version 2.0). können in "Objecteering" eine Assoziation mit Assoziationsnamen, Multiplizität, Rolle und Sichtbarkeit umsetzen. Titel Assoziationen in UML-Klassendiagrammen - Auftrag eines Mainboardherstellers zur Abbildung seiner Kundenbeziehungen (Gruppenpuzzle) Autor Alexander Biehounek Fächer Mathematik, Technische Informatik Zielgruppe Technisch orientierte Bildungsgänge Zeitumfang 1 Unterrichtsstunde Technische Voraussetzungen Lehrerrechner mit Beamer, ein Computer pro 2-3 Schülerinnen und Schüler, mindestens Word 2000, Acrobat Reader (kostenloser Download), Objecteering , Lernplattform (z. B. lo-net² , Moodle) Planung Assoziationen in UML-Klassendiagrammen Der Einstieg in den Unterricht erfolgt über den Auftrag eines Mainboardherstellers zur Abbildung seiner Kundenbeziehungen in UML (Version 2.0) und in "Objecteering". Die Schülerinnen und Schüler lesen das Schreiben mit dem Anhang und formulieren die Problemfrage in fachlichem Zusammenhang. Methodik Zur Bearbeitung in Gruppen wird die neue Methode "Gruppenpuzzle" kurz vorgestellt. Auf diese Weise wird die Differenzierung und Zusammenstellung deutlich. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in den Stammgruppen regulär zu dritt, in den Spezialistengruppen regulär zu viert. Da aus jeder Stammgruppe mindestens ein Mitglied in eine Spezialistengruppe entsendet wird, muss die Anzahl der Gruppen im Vorfeld geplant werden. In der Stammgruppe erhalten die Lernenden zunächst jeweils einen Arbeitsauftrag. Danach sollen sich die Schülerinnen und Schüler aus jeder Stammgruppe eine Spezialistenrolle suchen. In der Spezialistengruppe erhalten sie ein Arbeitsblatt und einen Lösungsvordruck. Mit diesem kann der Arbeitsauftrag für diese Spezialistengruppe als Transfer gelöst werden. In den Stammgruppen werden die Ergebnisse der Spezialisten ausgetauscht und auf einem Lösungsvordruck eingetragen. Arbeitsblätter In den folgenden Downloads finden Sie die Konkretisierung des Auftrags, die detaillierte Zusammenstellung von Assoziationen und ein Lösungsvordruck zur vereinfachten Darstellung der Beziehungen. Exemplarisch stellt eine Stammgruppe ihre Lösung am Whiteboard und über den Beamer vor. Abweichende Ergebnisse der anderen Stammgruppen werden besprochen. Die Schülerinnen und Schüler notieren die entwickelten Lösungen. Zur Übung und Festigung des neu Erlernten sollte eine Hausaufgabe aufgegeben werden. Für die Folgestunde bietet sich die Behandlung der Generalisierung, der Aggregation und der Komposition in UML-Klassendiagrammen an.

  • Informationstechnik
  • Sekundarstufe II

Die zählergesteuerte Schleife

Unterrichtseinheit

Eine so genannte Schleife in VBA zu programmieren, wird mithilfe dieser Materialien auch den Schülerinnen und Schülern gelingen, die im Informatikunterricht die Anschaulichkeit vermissen.Der fachliche Schwerpunkt der Unterrichtsstunde liegt auf dem strukturellen Aufbau und der Anwendung der zählergesteuerten Schleife als eine mögliche Wiederholungsstruktur in VBA (Visual Basic for Applications). Die Schleife wird anhand eines Beispielunternehmens, des Frisörsalons von Claude Ch., erarbeitet. Im Fallbeispiel möchte Claude zum Firmenjubiläum Prämien-Gutscheine an seine Kunden abgeben, deren Betrag für jedes ?Treuejahr? der Kunden um die Anzahl der ?Treuejahre? erhöht wird.Wiederholungsstrukturen zählen zu den elementaren Bestandteilen der Programmierung. Die Schülerinnen und Schüler bilden zum einen Fähigkeiten der Programmierung aus, die für ein späteres Berufsleben (nicht nur direkt im IT-Bereich, sondern auch als "normaler" Anwender) einen Vorteil darstellen. Zum anderen erleichtert das Verständnis von Wiederholungsstrukturen den Schülerinnen und Schülern die Durchdringung komplexer Prozesse, wie zum Beispiel schwieriger Algorithmen und schult ihr Abstraktionsvermögen. So sind Wiederholungsstrukturen besonders exemplarisch für Anwendungsbereiche, in denen Iteration eine Rolle spielt, wie beispielsweise die Berechnung von Zinseszinsen oder Reihenentwicklung im Zeitverlauf. Daran wird insbesondere die Beziehung der Thematik zur Mathematik und Wirtschaftswissenschaft deutlich. Ablauf des Unterrichts und Einsatz der Materialien Die Struktur der Schleife wird anhand eines Struktogramms erarbeitet, dies erleichtert die Ableitung und das Verständnis des entsprechenden Codes. Außerdem ist es geeignet um das Prinzip der Wiederholung von Anweisungen zu veranschaulichen. Die Schülerinnen und Schüler erkennen die Systematik der Treueprämienberechnung des Ausgangsfalles. erläutern das Variablenkonzept und wenden es an. erarbeiten das Prinzip der Wiederholungsstruktur einer zählergesteuerten Schleife indem sie ein Struktogramm im Hinblick auf das Fallbeispiel zusammen fügen. erlernen den Code der zählergesteuerten Schleife, indem sie diesen auf Basis des Struktogramms ermitteln. üben die Umsetzung des Codes einer zählergesteuerten Schleife, indem sie diesen in ein bereits bekanntes Beispiel integrieren. verbessern ihre Fähigkeiten der Problemlösung, indem sie die Systematik der Treueprämienberechnung analysieren und in der Programmierung umsetzen. Thema Wiederholungsstrukturen in VBA: Die zählergesteuerte Schleife, erarbeitet am Beispiel eines Treueprämienmodells für einen Frisörsalon Autor Andreas Jakobs Fach Informatik Zielgruppe Grundkurs der Sekundarstufe II, hier: Höhere Berufsfachschule mit gymnasialer Oberstufe Lernfeld Wiederholungen im Programm steuern Technische Voraussetzungen Ein Computer mit MS Excel pro Person Planung Zählergesteuerte Schleife Einstieg Zu Beginn der Stunde erhalten die Schülerinnen und Schüler per Beamer einen Flyer als PowerPoint-Folie vorgeführt: Erarbeitung I Zur Veranschaulichung der Prämienvergabe wird für jedes "Treuejahr" die entsprechende Anzahl Euro auf einem Plakat angebracht. Dieses ist mit einer visualisierten Pappbox (Aufschrift "Prämie") versehen. Erarbeitung II Die Schülerinnen und Schüler entwickeln das Struktogramm, indem sie per Drag & Drop die Bausteine des Struktogramms auf einer PPT-Folie zusammensetzen; das Informationsblatt unterstützt sie dabei. Die Sicherung der individuellen Arbeitsergebnisse erfolgt durch Speicherung der Dateien auf den persönlichen Schülerlaufwerken, diese können in der nachfolgenden Stunde ausgedruckt werden. Außerdem kopieren die Schülerinnen und Schüler sich regelmäßig ihre Dateien. Erarbeitung III Nun leiten die Schülerinnen und Schüler den Code auf Basis des entwickelten Programms ab. Didaktische Reserve Eine Zusatzaufgabe als didaktische Reserve dient dazu, dass leistungsstärkere Schülerinnen und Schüler, wenn sie mit der Bearbeitung frühzeitig fertig sind, sich nicht unterfordert fühlen. Diese Aufgabe ist für die gesamte Lerngruppe Hausaufgabe und wird in der nächsten Sitzung besprochen. Anwendung Die Schülerinnen und Schüler ändern schließlich die bisherige Prozedur "Frisör_Prämie" entsprechend des neu entwickelten Codes für die zählergesteuerte Schleife. Präsentation Schließlich präsentieren die Schülerinnen und Schüler ihre Ergebnisse.

  • Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co.
  • Sekundarstufe II

Ausbildung zum Elektroniker: Geht das nur mit einer guten Note in Physik?

Video

Mathematik, Physik, Informatik, Technik: Für die Ausbildung zum Elektroniker oder zur Elektronikerin kann man bereits in der Schule lernen. Wie stehen Azubis zu den technischen Fächern? Alle Berufsfelder im Elektrohandwerk haben eines gemein: Es gibt Fächer in der Schule von ganz besonderer Bedeutung. Mathematik, Physik, Informatik und natürlich Technik können bereits in der Schulzeit eine gewisse Richtung angeben. Aber ist das zwingend Voraussetzung für einen Ausbildungsberuf im E-Handwerk? Echte E-Zubis geben in einem Blitzinterview auf der Weltleitmesse für Licht- und Gebäudetechnik "Light + Building" darüber Auskunft, ob sie sich schon in der Schule für naturwissenschaftliche und technische Fragestellungen begeistern konnten. Der Clip ist Teil der Unterrichtseinheit "Meine Zukunft im E-Handwerk" . Dort kann er vor allem als allgemeiner Einstieg genutzt werden, um sich den einzelnen Berufsbildern im E-Handwerk zu nähern und darüber zu diskutieren, inwieweit eine Ausbildung, speziell eine Ausbildung im E-Handwerk, für die Schülerinnen und Schüler denkbar ist, was sie mit dem Beruf des Elektronikers und der Elektronikerin verbinden, welche Kompetenzen und Interessen für einen Beruf im E-Handwerk von Vorteil sind. Daran anschließend empfiehlt sich in der Erarbeitungsphase eine intensivere Auseinandersetzung mit den einzelnen Berufsbildern im E-Handwerk. Hierzu stehen Arbeitsblätter und Bilderstrecken zum Download sowie Videoclips bereit. Sie ermöglichen den Jugendlichen eine Überprüfung ihrer Selbst- und Fremdeinschätzung anhand der Anforderungen der präsentierten Berufsbilder sowie der gemeinschaftlichen Erarbeitung und Präsentation verschiedener Ausbildungsberufe. Hierdurch erhalten sie neue Anregungen für die Berufswahl. Dabei sollen verstärkt auch Schülerinnen und Schüler aus Gymnasien für eine Ausbildung in einem elektrohandwerklichen Beruf sensibilisiert werden. Ziel ist es dafür zu sensibilisieren, dass auch eine Ausbildung wichtige und zukunftsträchtige Themen sowie Möglichkeiten zur Selbstverwirklichung und Karriere bietet. Der Clip als Teil der Unterrichtseinheit „Meine Zukunft im E-Handwerk“ kann im schulischen Kontext vor allem im Rahmen der Berufsorientierung und Berufsvorbereitung eingesetzt werden. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf den Fächern Arbeitslehre, Wirtschaft, Sozialkunde, Technik und Soziales in den Klassenstufen 8 und 9 an Haupt-, Real- und Gesamtschulen sowie in der Klassenstufe 10 an Gymnasien. Darüber hinaus bietet er Einsatzmöglichkeiten in Projektwochen sowie im fachübergreifenden und fächerverbindenen Unterricht, in dem Themen wie Berufswahl und Berufsorientierung oder Zukunft der Arbeitswelt im Mittelpunkt stehen.

  • Fächerübergreifend
  • Sekundarstufe I
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