Untersuchung der Strukturen und Erstellung von Textdokumenten unter Verwendung des Satzsystems LATEX

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1 Untersuchung der Strukturen und Erstellung von Textdokumenten unter Verwendung des Satzsystems LATEX Eine Unterrichtsreihe im Informatikunterricht der Sekundarstufe I Ralf Greb Studienseminar Arnsberg Fachseminar Informatik Arnsberg und Hamm Städtisches Gymnasium Sundern April 2006

2 Inhalt und Ablauf 1. Einleitung 2. Die Struktur von Textdokumenten 3. Die Erstellung von Textdokumenten 4. Das Textsatzsystem L A TEX 5. Die Unterrichtsreihe 6. Fazit 7. Ausgewählte Quellen 8. Arbeitsauftrag 9. Ergebnisse und Diskussion

3 1 Einleitung Informatik-Lehrpläne NRW: Die Erstellung von Textdokumenten unter der Verwendung von Textverarbeitungssystemen ist obligatorischer Unterrichtsinhalt im Informatikunterricht der Jahrgangsstufe 9. In der Realität ist dies sehr häufig eine Anwenderschulung in der Bedienung von Bürosoftware (Office-Produkte). Dabei kommt der Charakter des Fachs Informatik als Strukturierungswissenschaft zu kurz: Die Untersuchung der Struktur, die Textdokumenten zugrundeliegt, sollte stärker im Vordergrund stehen.

4 Daher bietet es sich an, Textsatzsysteme (Textbeschreibungssprachen) zu thematisieren, da man Textdokumente nicht anhand einer virtuellen Bildschirmanzeige erstellt sondern durch Festlegung ihrer logischen Struktur, und diese logische Struktur eines Textdokuments (als Quelltext) jederzeit verfügbar und einsehbar ist. Zudem erleichtert die Erfahrung im Umgang mit Textsatzsystemen auch den Umgang mit Bürosoftware, da ersterer Zugang allgemeiner ist als eine Anwenderschulung an einem speziellen Softwareprodukt.

5 2 Die Struktur von Textdokumenten Der Mensch wird mit einer Unmenge von Information konfrontiert, die er in begrenzter Zeit auf ihre Relevanz hin auswerten und einordnen muss. Dazu ist die Fertigkeit hilfreich, Textdokumente auch größeren Umfangs logisch (d.h. inhaltlich) zu strukturieren und die einzelnen Bestandteile und ihre Funktion zu (er-)kennen. Textbeschreibungssprachen erzeugen die Bestandteile eines Textdokuments bewusst aufgrund ihrer Funktion im Dokument und machen diese sichtbar

6 3 Die Erstellung von Textdokumenten Informatik als Ingenieurwissenschaft: nicht nur theoretisch Modelle erstellen, sondern diese auch praktisch umsetzen und am Rechner realisieren (Motivation für SchülerInnen) Die SchülerInnen erstellen selbst Dokumente, wobei die Wahl im wesentlichen besteht zwischen WYSIWYG und Textbeschreibungssprachen. Prinzip von WYSIWYG ( What you see is what you get ): Zu jedem Zeitpunkt der Bearbeitung ist ein Abbild des gedruckten Dokuments auf dem Bildschirm sichtbar. Der Text wird solange bearbeitet, bis er auf der Bildschirmanzeige ansprechend aussieht.

7 Editor und Vorschau sind identisch. Problem: unterschiedl. Auflösung und Fonts von Bildschirm und Drucker Beispiele: Word, StarOffice, OpenOffice Charakterisierung von Textbeschreibungssprachen: formale Sprachen zur logischen Beschreibung von Textdokumenten Jeder Bestandteil des Dokuments wird nach seiner Funktion im Dokument ausgezeichnet und nach Bedarf mit Attributen wie Stil, Größe und Ausrichtung versehen. so erzeugter Quelltext wird in eine geräteunabhängige, ausgabefähige Datei übersetzt (Portabilität) Textsatzsystem übernimmt Formatierung: Form follows function. Beispiele: TEX, L A TEX, HTML, XML

8 4 Das Textsatzsystem LATEX Am Anfang war TEX: entwickelt von Donald E. Knuth in den 1970er und 1980er Jahren zum Setzen seiner eigenen Texte und mathematischer Formeln hohe typographische Qualität TEX (gesprochen tech ) geht zurück auf den Wortstamm des griechischen τ έχνη, was Kunst, Kunstfertigkeit, Handwerk bedeutet. Dann kam L A TEX: von Leslie Lamport in den 1980ern entwickelt, auf TEX aufbauend vorgefertigte Layout-Elemente (Dokumentklassen) seit 1994 aktuelle Version: L A TEX 2ε

9 Charakteristik: Vorgang des Publizierens: Autor schreibt Manuskript Buch-Designer des Verlags legt Layout fest Setzer setzt dementsprechend das Buch mit L A TEX: Autor schreibt Manuskript und legt dessen logische Struktur mit L A TEX-Befehlen innerhalb des Textes fest, TEX setzt das fertige Buch. bei WYSIWYG: Autor legt mit der Eingabe seines Textes Aussehen der fertigen Seite anhand einer Bildschirmdarstellung derselben fest für fast alle Betriebssysteme freie TEX-/L A TEX-Distributionen verfügbar: für Unix und Mac OS X: tetex für Linux: L A TEX in jeder Distribution enthalten für Windows: MikTEX

10 Beispiel einer L A TEX-Quelldatei: \documentclass[12pt,a4paper]{article} \usepackage{german} % Paket fuer Deutsch \usepackage{a4} % DIN A4 Format \title{klein, aber \LaTeX} \date{ } \begin{document} \maketitle \tableofcontents \section{anfang} Hier ist der Anfang. \section{formel} Hier ist eine mathematische Formel: \[a+b = c\] \section{ende} Hier ist Schluss. \end{document}

11 Daraus erzeugtes Dokument:

12 5 Die Unterrichtsreihe Der Kurs: Wahlpflichtbereich der Jahrgangsstufe 9 mit drei Schülerinnen und 16 Schülern aus verschiedenen Klassen Aufbau: SuS werden nach ihren Erfahrungen bei der rechnerunterstützten Erstellung von Textdokumenten befragt. Einführung in das Prinzip von L A TEX und die Grundstruktur eines L A TEX-Dokuments SuS erstellen in ihren Gruppen ein einfaches Dokument mit L A TEX als Rahmen und Grundlage für die weitere Arbeit.

13 objektorientierte Analyse und Beschreibung eines Textdokuments anhand des gegebenen Dokuments und der zugehörigen Quelldatei: SuS erstellen in arbeitsteiliger GA Klassendiagramm SuS erarbeiten arbeitsteilig in GA verschiedene Themen und Aspekte (Tabellen, Aufzählungen, mathematische Formeln, Schriftgrößen und -arten, Einfügen von Bildern,... ) der Textdokumenterstellung mit L A TEX und schreiben dazu jeweils eine L A TEX-Dokumentation. SuS fügen die Ergebnisse der arbeitsteiligen GA zu einem gemeinsamen Dokument, einer L A TEX-Einführung, zusammen. Kursarbeit Abschluss der Reihe Umfang der Reihe: 5 Wochen zu je 3 Stunden

14 Kursarbeit: Fragestellungen: 1. Prinzip von L A TEX im Vergleich zu WYSIWYG 2. Vor- und Nachteile von L A TEX 3. Grundstruktur eines L A TEX-Dokuments 4. Erstellung einer vorgegebenen Tabelle mit L A TEX Ergebnis Abschluss der Reihe: Literaturverzeichnis Stichwortverzeichnis Evaluation

15 6 Fazit Möglichkeiten von L A TEX Struktur der Textdokumente als Grundlage der Erzeugung Struktur des Dokuments jederzeit einsehbar (Quelltext) Portabilität der erzeugten Textdokumente Modularisierungsidee: Pakete, Styles, Teildokumente zusammenfügen Kompilationsprozess Prinzip der formalen Sprachen Syntax- und Semantikbegriff gut geeignet für Dokumente mathematischen und naturwissenschaftlichen Inhalts (Facharbeiten)

16 Die SchülerInnen und L A TEX: zu Beginn der Reihe: WYSIWYG einfacher, viele Befehle bei L A TEX + engagierte GA zur L A TEX-Teilgebieten + Ästhetik, Formelsatz, automatische Erstellung von Verzeichnissen, Numerierungen,... + am Ende der Reihe: ausgewogene Sicht der SuS offene Fragen, Probleme: Anfangswiderstände Instruktion beschränken Wie tief in L A TEX einsteigen? Alternativen behandeln?

17 7 Ausgewählte Quellen 1. Markus Hufnagel und Ralf Greb: L A TEX im Informatikunterricht der Sek I. in: If Fase Die Zeitung für die Fachseminare Informatik Hamm und Arnsberg, Ausgabe Ludger Humbert: Didaktik der Informatik. B. G. Teubner, Helmut Kopka und Patrick W. Daly: Guide to L A TEX. Addison-Wesley, Donald E. Knuth: The TEXbook. Addison-Wesley, Kultusministerium NRW (Hrsg.): Richtlinien und Lehrpläne für das Gymnasium Sek I Informatik. Heft Ritterbach Verlag, 1993.

18 6. Leslie Lamport: L A TEX A Document Preparation System. Addison-Wesley, Tobias Oetiker, Hubert Partl, u.a.: The Not So Short Introduction to L A TEX 2ε. Version 4.17 vom September Bernd Raichle, Rolf Niepraschk und Thomas Hafner: Fragen und Antworten (FAQ) über das Textsatzsystem TEX und DANTE. Version 72 vom September Walter Schmidt, Jörg Knappen, u.a.: L A TEX 2ε-Kurzbeschreibung. Version 2.3 vom April

19 8 Arbeitsauftrag 1. Beschreiben Sie eine Unterrichtsreihe zum Thema Textverarbeitung, die Sie durchgeführt haben oder durchführen würden. Schildern Sie auch Ihre Erfahrungen oder die zu erwartenden Knackpunkte der Reihe. 2. Äußern Sie verbliebene Fragen, Kritik, Alternativen. Methode/Sozialform: GA Zeitvorgabe: 30 Minuten (inklusive 10 Minuten Pause)

20 9 Ergebnisse und Diskussion I hope to die before I have to use Microsoft Word. (Donald E. Knuth)