(nur?) für f r Dich

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1 (nur?) für f r Dich eine kontextorientierte Unterrichtsreihe SH-HILL-Tagung in Neumünster 13. November 2010 Andreas Gramm 1. Schulpraktisches Seminar Charlottenburg-Wilmersdorf, Berlin

2 Was ist Informatik im Kontext? eine kontextorientierte Unterrichtsreihe zur kritischen Würdigung der Revolution des Briefverkehrs im 20. Jahrhundert konzeptionell an naturwissenschaftliche Kontext-Projekte angelehnt: Schülerinnen und Schüler erleben Wissen und Strategien in Zusammenhängen. Schülerinnen und Schüler erleben Wissen als konstruktiv erleben. Handlungsorientierung (nur?) für Dich A. Gramm Folie 2

3 Die drei Säulen von inik: Orientierung an Kontexten Orientierung an Standards Methodenvielfalt (nur?) für Dich A. Gramm Folie 3

4 Orientierung an Kontexten Schülerinnen und Schüler erschließen intelligent vernetztes Wissen in sinnstiftenden vieldimensionalen Kontexten. erkennen die Bedeutung des Wissens für die Lebenswelt bzw. spätere Arbeitswelt. (nur?) für Dich A. Gramm Folie 4

5 Orientierung an Standards GI-Bildungsstandards: (nur?) für Dich A. Gramm Folie 5

6 Methodenvielfalt Schülerinnen und Schüler erschließen sich Wissen eigenständig und kooperativ (nur?) für Dich A. Gramm Folie 6

7 Wer ist Informatik im Kontext? offenes bundesweites Projekt Entwicklung und Diskussion unter (Anmeldung erforderlich) (nur?) für Dich A. Gramm Folie 7

8 Unterrichtsmaterial zu Informatik im Kontext? Informationen und Unterrichtsmaterial auf veröffentlicht (nur?) für Dich A. Gramm Folie 8

9 Sichere Kommunikation über ein öffentliches Medium eine kontextorientierte Unterrichtsreihe zur kritischen Würdigung der Revolution des Briefverkehrs im 20. Jahrhundert Kontext in der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler bedeutsam (sie kommunizieren täglich über das Internet) Konstruktion von Sicherheitsmechanismen erfordert fundierte Kenntnisse der Gefahren Realisierung von Sicherheitsmechanismen motiviert Anwendung mathematischer Verfahren (nur?) für Dich A. Gramm Folie 9

10 (nur?) für Dich A. Gramm Folie 10

11 (nur?) für Dich A. Gramm Folie 11

12 Fragestellungen in diesem Kontext: 1. Wie kommt meine von meinem Computer zum Computer des Empfängers? 2. Welche Gefahren drohen bei der Kommunikation über ein öffentliches Medium? 3. Wie erreiche ich Vertraulichkeit? 4. Wie erreiche ich Integrität und Authentizität? 5. Warum sollte ich sicher kommunizieren? (nur?) für Dich A. Gramm Folie 12

13 Verlauf des Lernprozesses Entdeckendes Lernen: die Protokolle durch Analyse des Netzwerkverkehrs rekonstruieren Demonstration: Nachricht auf dem -Server sowie dem Kommunikationsweg mitlesen, verändern und unter falschem Absender versenden 1. Wie kommt meine von meinem Computer zum Computer des Empfängers? Protokolle: SMTP und POP3 2. Welche Gefahren drohen bei der Kommunikation über ein öffentliches Medium? mitlesen verändern falscher Absender 3. Wie erreiche ich Vertraulichkeit? 4. Wie erreiche ich Integrität und Authentizität? Legende : Fragestellung Fachinhalt Aktivität(en) / Lernaufgabe(n) Wie könnte jemand ohne den Schlüssel meine Verschlüsselung knacken? Wie kann ich so verschlüsseln, dass ein Knacken besonders aufwendig wird? Wie kann ich das Austauschen geheimer Schlüssel vermeiden? verschlüsseln symmetrisch: Cäsar /Vigenère asymmetrisch: RSA 5. Warum sollte ich sicher kommunizieren? gesellschaftliche Auswirkungen von Überwachung digitale Signatur: 1) Hash-Wert der Nachricht bilden 2) mit privatem Schlüssel des Absenders verschlüsseln Anwendung: s ver- und entschlüsseln, signieren und Signaturen prüfen Gruppenpuzzle: (nur?) für Dich Konsequenzen A. Gramm unsicheren Kommunizierens erkennen Folie 13

14 Schritt 1: -Protokolle entdecken Konzept eines Protokolls erarbeiten Netzwerkverkehr eines -Clientprogramms in Partnerarbeit analysieren Gemeinsamkeiten und Unterschiede benennen (nur?) für Dich A. Gramm Folie 14

15 Konzept eines - Protokolls erarbeiten (nur?) für Dich A. Gramm Folie 15

16 -Protokolle entdecken (nur?) für Dich A. Gramm Folie 16

17 Schritt 2: Gefahren bei der Kommunikation erkennen Demonstration durch den Lehrer, Schülerinnen und Schüler notieren Beobachtungen und formulieren Anforderungen an eine sichere Kommunikation: Vortäuschen eines falschen Absenders (Einstellungen im Mail-Client) (nur?) für Dich A. Gramm Folie 17

18 Schritt 2: Gefahren bei der Kommunikation erkennen (nur?) für Dich A. Gramm Folie 18

19 Schritt 2: Gefahren bei der Kommunikation erkennen Demonstration durch den Lehrer, Schülerinnen und Schüler notieren Beobachtungen und formulieren Anforderungen an eine sichere Kommunikation: Vortäuschen eines falschen Absenders (Einstellungen im Mail-Client) Mitlesen einer Nachricht (auf einem Router ) Manipulation einer Nachricht (auf dem -Server) (nur?) für Dich A. Gramm Folie 19

20 Schritt 3: Verschlüsselung Wiederholt werden Verfahren erarbeitet und ihre Sicherheit durch Knacken ohne Schlüssel kritisch hinterfragt: Caesar Vigenère und One-Time-PAD RSA (nur?) für Dich A. Gramm Folie 20

21 Schritt 4: Digitale Unterschrift Animation zum Prinzip der Digitalen Unterschrift Schlüssel erzeugen und austauschen und damit s verschlüsseln und digital unterschreiben Verschlüsselte Nachrichten im Netzwerkanalysewerkzeug betrachten (nur?) für Dich A. Gramm Folie 21

22 Schritt 4: Digitale Unterschrift (nur?) für Dich A. Gramm Folie 22

23 Schritt 5: Gründe für eine sichere Kommunikation Gruppenpuzzle zu folgenden Themen: Informationsfreiheit Pretty Good Privacy (PGP) D Echolon (nur?) für Dich A. Gramm Folie 23

24 Fazit Die Schülerinnen und Schüler erleben Kryptographie in einem sinnstiftenden Zusammenhang entwickeln ein fundiertes Bewusstsein für Sicherheitsaspekte beim Einsatz von Computersystemen erarbeiten sich eigenständig intelligent vernetztes Wissen und Strategien (nur?) für Dich A. Gramm Folie 24

25 Kritik / Perspektive Wo bleiben die Fachinhalte? Curricula beim Einsatz der Reihe berücksichtigen, z.b. Themen Netzwerke, Computersicherheit, Kryptologie Schwerpunkte dieser Reihe: Inhaltsbereich Informatiksysteme Inhaltsbereich Informatik, Mensch und Gesellschaft Prozessbereich Begründen und Bewerten Muss ich denn gleich min. 19 Stunden planen? Modularisierung geplant Wo bleibt die Programmierung? Rahmenwerk mit Musterimplementierungen für Java, Python und Delphi geplant (nur?) für Dich A. Gramm Folie 25

26 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Quelle JIM Studie: Bildquelle One-Time-Pad: (nur?) für Dich A. Gramm Folie 26

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