Informationstechnik: Willkommen im Fachportal

Diese Unterrichtsreihe stellt Berufsschulen Materialien zur Verfügung, die eine Einführung in die Mikrocontroller-Programmierung am Beispiel des Arduino ermöglichen. Dabei kann gänzlich auf Hardware verzichtet werden, denn die Simulation bietet eine vollständige und leicht bedienbare Virtualisierung. Der Beitrag entstand im Rahmen des von der Deutsche Telekom Stiftung geförderten Projekts "Berufsschule digital". Der Arduino ist ein Mikrocontroller und Open Source-Projekt von Massimo Banzai und David Cuartielles aus dem Jahr 2005. Hard- und Software sind im Internet unter einer Creative-Commons-Lizenz frei verfügbar. Ein Mikrocontroller besteht aus einem Prozessor und verschiedenen Peripherie-Elementen. In vielen Haushaltsgeräten oder Maschinen werden Mikrocontroller für zahlreiche Aufgaben eingesetzt. So findet man diese in Waschmaschinen, Fernsehgeräten, Fernbedienungen, Druckern, aber auch in Fahrzeugen, zum Beispiel für die Steuerung von Fensterhebern, Airbags oder Klimaanlagen. Dieses Unterrichtsmaterial für die Berufsschulfächer Elektrotechnik und Metalltechnik umfasst eine Einführung für die Lehrkraft sowie die Schülerinnen und Schüler in Form einer PowerPoint-Präsentation. Vorbereitet sind sieben Unterrichtseinheiten , für die lediglich pro Schülerin oder Schüler ein Computer mit Internetverbindung benötigt wird. Die Programmier-Aufgaben lassen sich komplett am Bildschirm bearbeiten. Die Unterrichtseinheiten orientieren sich an einem Pkw, der mit Sensoren und Programmen in seinen Funktionen erweitert wird , zum Beispiel durch ein automatisches Abblendlicht, einen Parksensor und eine automatische Abstandsregelung. Vorkenntnisse Die Lernenden benötigen keine Vorkenntnisse in Programmierung. Sie sollten aber über grundlegende Computerkenntnisse verfügen. Didaktische Analyse Das Thema Programmieren ist generell von Relevanz für alle Schülerinnen und Schüler, denn die Digitalisierung bringt immer mehr Automatisierung und Künstliche Intelligenz (KI) in den Alltag der Menschen. Die Schülerinnen und Schüler von heute sollten im Hinblick auf ihre Zukunft grundlegende Zusammenhänge der Programmierung kennen, um die Möglichkeiten aber auch Beschränkungen von Software zu erfassen. Heutiges Programmieren findet kaum noch auf einem leeren Blatt Papier statt. Programmcode wird heute aus dem Internet geladen, analysiert, wiederverwendet und abgeändert. Wichtig ist es, wiederverwendeten Programmcode vollständig verstanden zu haben, um ihn für eigene Projekte zu benutzen. Die Lehrkraft sollte die Schülerinnen und Schüler zu dieser Vorgehensweise anhalten. Mithilfe einer detaillierten Kommentierung des Programmcodes kann sichergestellt werden, dass bei den Lernenden das notwendige Verständnis vorhanden ist. Methodische Analyse Die Lerneinheiten sowie die Lösungen sind auf tinkercad.com vorbereitet und werden auch dort von den Lernenden bearbeitet. Die Lehrkraft kann die Schülerinnen und Schüler bei TinkerCAD als Klasse einladen oder Einzel-Accounts durch die Schülerinnen und Schüler erstellen lassen, die dann auch zuhause genutzt werden können. Weiterhin ist es möglich, die Aufgaben mit realen Bauteilen und Mikrocontrollern zu bearbeiten, weil sowohl Programmier-Code als auch Hardware identisch in der Simulation abgebildet werden. Entsprechende Hardware-Sets sind kostengünstig frei erhältlich. Für Schülerinnen und Schüler mit Vorkenntnissen enthält jede Unterrichtseinheit eine Aufgabe für "Profis". Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen grundlegende Programmier-Techniken kennen. lernen einen Mikrocontroller (Arduino) kennen. nutzen eine Virtualisierung für Programmierzwecke (tinkercad.com). Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen digitale Werkzeuge für die Lösung alltäglicher Aufgaben mithilfe von Elektronik. erkennen Algorithmen und ändern diese für die Lösung der Aufgaben ab. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen selbstorganisiert mit vorbereitetem Material. unterstützen sich gegebenenfalls in Partnerarbeit bei der Lösung der Aufgaben.

Im Rahmen einer dreiteiligen Unterrichtssequenz soll eine komplexe AJAX-unterstützte Web-2.0-Anwendung handlungsorientiert entwickelt werden.Als Beispiel dient das Spiel Tic Tac Toe, das nach erfolgreicher Implementierung der Anwendung von jeweils zwei Spielenden an beliebigen Computern über das Internet gespielt werden kann. Zielgruppe der Unterrichtssequenz ist die Oberstufe eines Bildungsganges für Informationstechnische Assistentinnen und Assistenten. Bei dem Lerngegenstand handelt es sich um eine typische Web-2.0-Anwendung. Sie ist für die Schülerinnen und Schüler der Zielgruppe praktisch relevant, weil die Bedeutung von AJAX-unterstützten Webanwendungen in der Informationstechnik in Zukunft weiter zunehmen wird.Die Schülerinnen und Schüler sind bereit und in der Lage, eine komplexe Webanwendung zu implementieren, indem sie moderne Internet-Technologien und Software-Werkzeuge zielorientiert miteinander kombinieren und anwenden. Sie orientieren sich bei der Entwicklung an dem Model-View-Controller-Prinzip, um das Datenmodell der Anwendung von der Benutzerschnittstelle zu trennen. Dreiteilung der Unterrichtseinheit Die Schülerinnen und Schüler sollen die Demoanwendung weitgehend selbstständig reproduzieren. Der gesamte Entwicklungsprozess wird in drei Hauptabschnitte gegliedert, die sich im Wesentlichen an der MVC-Architektur orientieren (Teil 1 behandelt die Ansicht, Teil 2 das Modell und Teil 3 die Steuerung). Auf diesem Wege werden sich die Schülerinnen und Schüler das Wesen und die Merkmale der Model-View-Controller-Architektur sukzessive selbstständig erschließen. AJAX I: Realisierung der grafischen Benutzerschnittstelle Der erste Teil der dreiteiligen Unterrichtssequenz befasst sich mit der Erstellung der aktiven grafischen Benutzerschnittstelle mithilfe von XHTML, CSS und JavaScript. AJAX II: Implementierung der serverseitigen Komponenten Der zweite Teil der AJAX-Unterrichtssequenz hat die serverseitigen Elemente der Anwendung zum Thema. AJAX III: Clientseitige Funktionen Der dritte und letzte Teil der Unterrichtsreihe beschäftigt sich mit den clientseitigen Funktionen der Webanwendung. Häusliche Entwicklungsarbeit Um das Projekt zu einem erfolgreichen Ergebnis zu führen, ist es unabdingbar, dass sich die Schülerinnen und Schüler auch zu Hause mit dem Projekt befassen. In der Praxis bedeutet das, dass im wöchentlichen Unterricht lediglich die Grundlage für die häusliche Entwicklungsarbeit der jeweils folgenden Woche gelegt wird. Nützlich ist dabei, wenn die Lerngruppe auch während dieser Zeit Gelegenheit hat, Fragen zu stellen und Probleme zu diskutieren (etwa via E-Mail oder mithilfe einer Lernplattform wie Moodle . Es ist unerlässlich, dass für die Unterrichtsgespräche ein gemeinsames Vokabular zur Verfügung steht, das sowohl Lehrkraft als auch Schülerinnen und Schüler sicher beherrschen. Insbesondere handelt es sich dabei um die folgenden Begriffe: Klassen, Objekte, Attribute und Methoden Der Punktoperator zum programmatischen Zugriff auf Attribute und Methoden eines Objekts Ereignisse (Events) und Ereignis-Behandlungsroutinen (Event Handler) Darüber hinaus ist es erforderlich, dass die Schülerinnen und Schüler über praktische Kenntnisse in der prozeduralen Programmierung (vorzugsweise mit C) verfügen. Elemente und Begriffe wie die folgenden dürfen keine Fremdwörter sein, sondern sollten von den Schülerinnen und Schülern aktiv für die Implementierung von Algorithmen angewendet werden können. Datentypen, globale oder lokale Variablen, Wertzuweisungen Arrays Funktionen for-, while- und do-, while-Schleifen if-, else if-, else- und switch-/case-Kontrollstrukturen Diese Kenntnisse stellen eine notwendige Grundlage für die erfolgreiche Arbeit mit JavaScript und PHP im Rahmen der gesamten Unterrichtssequenz dar. Demoversion Eine Demoversion liegt vor und muss vor Beginn der Unterrichtssequenz auf dem Lehrerarbeitsplatz funktionsfähig installiert sein. Dazu gehört auch die weiter unten beschriebene Entwicklungssoftware. Zeitplanung Insgesamt orientiert sich der Unterricht am Modell der vollständigen Handlung . Besonders für die verschiedenen Planungsphasen (Beschaffung und Konfiguration der Entwicklungswerkzeuge, Analyse der Funktionalitäten der Demoanwendung) sollte hinreichend viel Zeit eingeplant werden. Entwicklung und Implementierung der Webanwendung Die folgenden Ausführungen, Informations- und Arbeitsblätter sind der Versuch, die Entwicklung und Implementierung der Webanwendung sowohl fachlich als auch didaktisch in möglichst folgerichtige Schritte aufzuteilen, so dass die Anwendung von den Lernenden innerhalb von etwa 40 Unterrichtsstunden programmiert werden kann. In Hinblick auf die Zweckmäßigkeit der gewählten Aufteilung kann es durchaus unterschiedliche Meinungen geben. Da der gesamte, weitgehend kommentierte Quellcode der getesteten und funktionsfähigen Demoanwendung vorliegt, kann jederzeit von dem vorgeschlagenen Weg abgewichen werden. Lehrkraft als Berater Unabdingbar ist allerdings, dass die Lehrperson den Code und die Funktionsweise der Demoanwendung sehr gut kennt, um den Lernenden nötigenfalls Hinweise und Hilfestellungen geben zu können. Freier Aufbau der Implementierungen möglich Es ist dagegen nicht notwendig, dass die Schülerinnen und Schüler den Code der Demoanwendung 1:1 reproduzieren. Sowohl serverseitig als auch clientseitig sind, bedingt durch den Sprachumfang von JavaScript und PHP, viele unterschiedliche Implementierungen denkbar.

Die Unterrichtseinheit zu Präsentationsregeln in Vorträgen vermittelt Regeln zur Präsentation mit PowerPoint. Die Lernenden werden in die Lage versetzt, Arbeitsinhalte ansprechend vorzustellen oder in Diskussionen Meinungsbildungsprozesse zu initiieren - ohne dabei den Sachkern zugunsten von technischen Effekten zu vernachlässigen.Bei manchem Vortrag entsteht der Eindruck, dass PowerPoint exzellent eingesetzt, aber damit im Grunde wenig dargestellt wird. Hauptsache die Verpackung stimmt und die Präsentation ist mit Animationen gespickt. Die Fähigkeit, Fachinhalte oder Ergebnisse zielgruppenorientiert zu strukturieren und zu visualisieren, ist aber eine bedeutende Kompetenz. Unter Verwendung einer Standardanwendungssoftware erwerben die Lernenden in diesem Lernarrangement allgemeine methodische Fähigkeiten, Sachinformationen in einer computergestützten Form aufzubereiten und vorzutragen. Die Methodik des richtigen Präsentierens und Vortragens wird dabei selbst zum Gegenstand der Aufgabenstellung. Die Lerngruppe erarbeitet auf der Basis von Internetrecherchen Präsentationsregeln, die bei einer gelungenen Themendarstellung beachtet werden sollen.Das didaktische Verlaufsmodell der Stunde ist eine handlungsorientierte Lernschleife, in die eine Lernspirale eingebettet ist. Die Lernspirale gliedert das Thema in Arbeitsinseln, welche einzeln in mehrstufigen EVA-Aktivitäten bearbeitet werden. Dabei wird das Thema unter Verwendung unterschiedlicher Zugänge wie Lesen oder freies Vortragen bearbeitet. Die Verwendung der Lernspirale erlaubt die wiederholte Beschäftigung mit dem Lerngegenstand unter Nutzung verschiedener Sozialformen (Einzelarbeit, Partnerarbeit, Plenum) und Sinneskanäle. Das selbstständige Erarbeiten der Inhalte steigert die Akzeptanz und verbessert die Nachhaltigkeit des Lernens. Die Unterrichtseinheit lässt sich problemlos als Übung in die Erarbeitung einer Präsentation zu Fachthemen integrieren. Ferner können die Erkenntnisse fächerübergreifend Verwendung finden, wenn Partnerarbeiten oder Referate zu präsentieren sind. Unterrichtsablauf und Einsatz der Materialien Hier finden Sie detaillierte Hinweise zur Unterrichtseinheit "Präsentationsregeln in Vorträgen" und zum Einsatz der Arbeitsmaterialien. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erweitern ihre kognitive Kompetenz, indem sie Wissen über gelungene Präsentationen erarbeiten und ausgewählte Aspekte softwarebasiert visualisieren. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entwickeln die Fähigkeit, Informationen im Internet zu recherchieren, eine Auswahl von Quellen vorzunehmen und die zentralen Aspekte zusammenzufassen. erarbeiten Präsentationsregeln und üben sich darin, die erworbenen Einsichten in einem Vortrag an Dritte weiterzugeben. erweitern ihre Visualisierungskompetenz und IT-Methodenkompetenz im dosierten und gezielten Einsatz von PowerPoint zur Darstellung von Sachinformationen. In einem problematisierenden, hinführenden Einstieg wird eine Präsentation gezeigt, die in mancherlei Hinsicht gegen die Regeln einer guten Präsentation verstößt. Die Eindrücke der Schülerinnen und Schüler dienen als Einstieg, um sie in der Analyse dafür zu sensibilisieren, was eine gute von einer schlechten Präsentation unterscheidet. Im Folgenden erhält die Klasse den Arbeitsauftrag. Dieser enthält unterschiedliche Arbeitsphasen, die sukzessive durchlaufen werden. Es empfiehlt sich deshalb, das Arbeitsblatt so zu falten, dass jeweils nur der aktuelle Arbeitsauftrag zu lesen ist, oder die Arbeitsphasen einzeln in die Lerngruppe zu geben. Die Schülerinnen und Schüler recherchieren zunächst im Internet zum Thema Präsentationsregeln. Alternativ können Links oder Dokumente vorgegeben werden. Sie sichten gefundene Informationen und wählen Dateien aus, mit denen sie im Folgenden weiterarbeiten möchten. Danach halten die Lernenden in dieser Einzelarbeitsphase fünf Regeln fest, die aus ihrer Sicht für eine gelungene Präsentation wesentlich sind. Zum Abschluss bereiten sie einen Kurzvortrag für die zweite Arbeitsphase vor. Dazu können sie sich anhand der Methodenkarte über wichtige Aspekte eines Kurzvortrags informieren. In der zweiten Phase wird in Tandems gearbeitet. Die Lernenden setzen sich im wechselseitigen Vortrag mit den Inhalten des Unterrichts aktiv auseinander. Sie bearbeiten den Lerninhalt in einem sinnstiftenden Unterrichtsgespräch, in dem Fachinhalte in eigenen Worten zusammengefasst und vorgetragen werden. Falls ein Tandem mit den bisher gefundenen Ergebnissen nicht zufrieden ist, können die verwendeten Informationsquellen erneut bearbeitet oder weitere Informationen recherchiert werden. Im Anschluss erstellen die Teams eine Kurzpräsentation mit fünf Regeln. Dabei besteht die Möglichkeit, zusätzlich auf die Methodenkarte zum Thema Präsentation zurückzugreifen. Die Teams präsentieren im Anschluss ihre fünf Regeln zur gelungenen Präsentation. Die Lernenden sind aufgefordert, dabei die Hinweise für einen Vortrag sowie die von ihnen angeführten Regeln zu beachten. In dieser Unterrichtsphase können die ausgewählten Regeln miteinander verglichen und der Auswahlprozess thematisiert werden. Mit den auftretenden Fragen bieten sich Anknüpfungspunkte zur Stundenreflexion, in der die Stärken und Schwächen der PowerPoint-Präsentationen thematisiert und daran Impulse zur Verbesserung von softwarebasierten Präsentationen erarbeitet werden. Die Ergebnisse der Stunde werden darüber gesichert, dass jeder Schüler die Methodenkarte sowie die Präsentation mit den Präsentationsregeln zur Verfügung hat. TIM Techniken Ideen Materialien, Heft 1 2006, Leitfaden für eine gute Präsentation Klippert, H., Kommunikationstraining, Beltz: Weinheim und Basel Mattes, W., Methoden für den Unterricht, 75 kompakte Übersichten für Lehrende und Lernende, Schöningh: Braunschweig, Paderborn und Darmstadt

In dieser Unterrichtseinheit zu den Grundlagen der Typografie lernen die Schülerinnen und Schüler, wie sie durch eine ansprechende Formatierung bei der Gestaltung einer Webseite die Botschaft der Texte adäquat unterstützen und somit die Nutzerfreundlichkeit erhöhen können.Das "Layouten" am Computer eröffnet umfassende typografische Gestaltungsmöglichkeiten, die allerdings bei falschem Einsatz schnell zu einer schlechten Lesbarkeit von Texten führen können. Diese Unterrichtseinheit führt in die Grundlagen der Typografie ein und sensibilisiert die Schülerinnen und Schüler für typografische Fragen.Die Grundlagen der Typografie erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler selbstständig im Rahmen eines Gruppenpuzzles. Ablauf der Unterrichtseinheit Diese Unterseite erläutert den Ablauf der Unterrichtseinheit "Die Grundlagen der Typografie", außerdem können Sie dort die Arbeitsblätter einzeln anklicken und herunterladen. Die Schülerinnen und Schüler erklären typografische Grundbegriffe. unterscheiden Schriftarten und nennen Auswahlkriterien. beschreiben das Raster als Hilfsmittel im Layout. nennen Regeln für den Schriftsatz und wenden sie an. Im Rahmen eines Gruppenpuzzles werden die Schülerinnen und Schüler zunächst in vier Gruppen eingeteilt: "Typografische Grundbegriffe", "Schriftarten und Schriftauswahl", "Typografie im Raster", "Typografischer Knigge". Nach dem Lesen der Unterlagen in Einzelarbeit treffen sich die Schülerinnen und Schüler mit demselben Thema in einer Expertenrunde und klären offene Fragen. Dann werden Unterrichtsgruppen gebildet, in denen je ein Experte oder eine Expertin für ein Thema sitzt. In diesen Gruppen stellt jeder Experte sein Themengebiet vor und beantwortet Fragen. Zur Ergebnissicherung wird das Informationsblatt "Typografie" an alle Schülerinnen und Schüler ausgegeben. Zur Vertiefung und Anwendung steht das Arbeitsblatt "Typografie: Übungen" zur Verfügung. Als Einstieg in das Unterrichtsthema kann anhand von Zeitschriften oder Webseiten die Bedeutung der Typografie verdeutlicht werden. Dabei kann zum Beispiel kurz überlegt werden, warum bestimmte Schriften in bestimmten Größen gewählt wurden (zum Beispiel in der Bild-Zeitung im Vergleich zu anderen Zeitungen).