Inhalte und Einsatz der Lernumgebung "Bildaufbau digitaler Fotografien" im Unterricht

Hier finden Sie Hinweise zum Aufbau der Lernumgebung. Die Abbildungen veranschaulichen die Funktionen und die interaktiven Übungen zu den Themenfeldern "Wirkprinzipien von Informatiksystemen" und "Interaktion mit Informatiksystemen".

Aufbau und Einsatz der Lernumgebung

Computereinsatz und technische Voraussetzungen

Die Unterrichtseinheit "Bildaufbau digitaler Fotografien" bedient sich der Möglichkeiten des Computers, um die Thematik durch Animation und Interaktion zu vermitteln. Den Lernenden wird der Computer nicht als reines Informations- und Unterhaltungsgerät, sondern als nützliches Werkzeug nähergebracht.

Die interaktive Lernumgebung ist ohne weiteren Installationsaufwand lauffähig. Auf Windows-Rechnern wird das Modul durch Ausführen der Datei "1-0-Spalte-Reihe-Bild.exe" gestartet. Unter anderen Betriebssystemen wird die Datei "1-0-Spalte-Reihe-Bild.html" in einem Webbrowser geöffnet. Hierfür wird der Adobe Flash Player benötigt.

Eigenschaften und Nutzerführung

Unterrichtsmodul Bildaufbau - Screenshot Lernumgebung
+Abb. 1: Einleitung

Der jeweils aktivierte Bereich wird auf der linken Leiste der Lernumgebung eingeblendet. Während der erste Teil einen Einblick in die Thematik "Bildaufbau digitaler Fotografien" liefert und eine übergeordnete Aufgabenstellung benennt, gliedert sich der Rest des Moduls in thematische Sequenzen, die neue Aufgaben sowie Hintergrundinformationen enthalten. Den Abschluss eines jeden Bereichs bildet ein Quiz. Erst nach dem Bestehen dieser kleinen Übung wird der jeweils folgende Teil der Lernumgebung zugänglich und erscheint in der Seitenleiste. Danach ist auch ein Springen zwischen den Teilbereichen möglich.

Arbeit in Zweierteams

Der Ablauf der Unterrichtsstunden wird durch die Struktur des Computermoduls vorgegeben. In Zweierteams erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler die vier Teilbereiche der Lernumgebung. Der Unterricht beginnt jeweils mit einer Erläuterung des Moduls und gegebenenfalls der Aufgabenstellung. Dann folgen die selbstständige Erarbeitung und schließlich die Überprüfung der Erkenntnisse in einem Quiz (Partnerarbeit). Abschließend können die Ergebnisse jeder Stunde noch einmal im Klassenverband gebündelt werden.

Inhalte im Überblick

Einleitung

Der erste Bereich des Moduls wird nach dem Start automatisch geladen. Zu Beginn ist die Außensicht auf die Welt zu sehen, auf der der Entstehungsprozess eines Satellitenbildes dargestellt wird (siehe Abbildung 1). Erst nachdem die Schülerinnen und Schüler die drei Stationen der Grafik gelesen haben, können sie in das nächste Kapitel springen.

Bildaufbau

Unterrichtsmodul Bildaufbau - Satellitenbild
+Abb. 2: Bildaufbau

Der zweite Teil beschäftigt sich mit dem Aufbau digitaler Fotografien. Im "Info"-Bereich erhalten die Schülerinnen und Schüler erste Hintergrundinformationen über die Entstehung, Bedeutung und den Aufbau von Pixeln. Dieses Wissen sollen sie anschließend auf das dargestellte Satellitenbild anwenden und verstehen, warum das dargestellte Bild "verrauscht" ist (Abbildung 2). Ein Quiz schließt die Bearbeitung des Moduls ab und leitet zum nächsten Teil über.

Bit-Salat

Unterrichtsmodul Bildaufbau - Satelliten-Bildausschnitt von New York
+Abb. 3: Bildausschnitt von New York in einer Datentiefe von 8 Bit

Der dritte Teil des Moduls zeigt den Ausschnitt des Satellitenbildes nun klarer: Es handelt sich um die Freiheitsstatue in New York. Mithilfe unterschiedlicher Werkzeuge können die Schülerinnen und Schüler einzelne Pixel verändern und somit Einfluss auf das Gesamtbild nehmen. Im "Info-Bereich" stehen den Lernenden gleichzeitig weitergehende Informationen über den Zusammenhang zwischen binären Zahlen und Dezimalzahlen zur Verfügung, die ihnen genauere Einblicke in die Arbeitsweise von Computern erlauben sowie tieferes Verständnis des Bildaufbaus liefern (Abbildung 3). Ein Quiz schließt die Bearbeitung des Moduls ab und leitet zum letzten Teil der Lernumgebung über.

Bildstreckung

Unterrichtsmodul Bildaufbau - Negativbild von New York
+Abb. 4: Manipulation des Bildhistogramms und Erzeugen eines Negativbildes

Aufbauend darauf steht den Schülerinnen und Schülern im letzten Teil des Moduls die zusätzliche Funktion des Histogramms zur Verfügung. Mithilfe dieses interaktiven Werkzeugs wird den Lernenden ermöglicht, die Verteilung der Graustufen in dem Bild zu beobachten und zu verändern (Abbildung 4). Dieses sogenannte "Stretching" wird auch bei Bildbearbeitungsprogrammen genutzt, um den Kontrast eines Bildes zu verändern. Auch hierfür stehen den Schülerinnen und Schülern Hintergrundinformationen im "Info"-Bereich zur Verfügung. Ein Quiz schließt das vierte Kapitel und damit die Arbeit mit dem Modul ab.

Autor

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Dr. Roland Goetzke

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In Kooperation mit

Fernerkundung in Schulen

Ein Beitrag des Projektes Fernerkundung in Schulen (FIS).

Ergänzende Unterrichtseinheiten