Computernetzwerk Beispielhafte Umsetzung des zentralen Informatikkonzepts "System" im Schulunterricht

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1 Notes on Educational Informatics Section B: Classroom Experiences 2 (1): 13 22, University of Education Ludwigsburg, Institute of Mathematics and Computer Science. Computernetzwerk Beispielhafte Umsetzung des zentralen Informatikkonzepts "System" im Schulunterricht Felix Mengesdorf, Lars Tönsmann und Andreas Zendler University of Education Ludwigsburg Abstract. Die vorliegende Unterrichtseinheit Computernetzwerk ist Teil der Unterrichtsreihe Der Systembegriff in der Informatik. Ausgangspunkt der Unterrichtsreihe und auch der Unterrichtseinheit sind die zentralen Konzepte der Informatik, die seit kurzem in einer umfangreichen Studie empirisch ermittelt wurden. In dieser Studie erreichten insbesondere die Konzepte Algorithmus, Computer, Daten, Problem, Information und System besonders hohe Werte. Im Folgenden ist die unterrichtspraktische Umsetzung des zentralen Informatikkonzepts System am Beispiel Computernetzwerk beschrieben. In vorangegangenen Unterrichtseinheiten wurden die Themen Computersystem, Dateisystem und Betriebssystem behandelt. Für die Entwicklung der Unterrichtseinheit wurde besonderer Wert gelegt auf die Einbindung so genannter reichhaltiger Lernsituationen. Dies geschieht in Anlehnung an das Unterrichtstemplate Educational Blueprint/Computer Science(EB/CS). Keywords: Informatikunterricht, fundamentale Ideen, zentrale Informatikkonzepte, Lernsituationen. Contact: felixmengesdorf@gmx.de, ltoensmann@yahoo.de, zendler@ph-ludwigsburg.de 1. Einleitung Zentrale Konzepte der Informatik (Algorithmus, Computer, Daten, Problem, Information, System, u.a.) liefern die Ausgangspunkte dafür, welche Inhalte im Informatikunterricht behandelt werden sollen. Der im Folgenden beschriebene Unterricht soll das Computernetzwerk dem Systemkonzept zuordnen. Dazu wird das Systemkonzept genau definiert werden und der Inhalt Computernetzwerk sachlich analysiert werden. 2. Die Unterrichtseinheit Computernetzwerk 2.1 Kurzcharakterisierung Die Unterrichtseinheit Computernetzwerk gehört zum Informatikkonzept System. Es sollen im Unterrichtsverlauf die Aspekte zum Systemkonzept vorangegangener Einheiten 13

2 Felix Mengesdorf, Lars Tönsmann, Andreas Zendler aufgegriffen werden und auf das Netzwerk projiziert werden. Um dies zu erreichen, bekommen die Schüler die Aufgabe ein größeres LAN-Projekt zu planen und hinsichtlich seiner Durchführbarkeit und Effektivität zu bewerten. 2.2 Unterrichtseinordnung Eingeordnet ist die Stunde in eine Unterrichtsreihe zum Systemkonzept in der Informatik. In dieser Unterrichtsreihe ist es die letzte von fünf Unterrichtseinheiten. In den vorangegangenen Unterrichtseinheiten wurde das Systemkonzept als solches behandelt sowie die informatischen Systeme Computer, Datei, Betriebssystem dem allgemeinen Systemkonzept untergeordnet. Abschließend wird in dieser Unterrichtseinheit das Netzwerk als System behandelt, welches den vorangegangenen Systemen übergeordnet ist. Die Unterrichtsreihe ist zwar mit dieser Unterrichtseinheit abgeschlossen, die Fähigkeit der Schüler, mit dem Systemkonzept umgehen zu können, kann darauf aufbauend in vielen verschiedenen Themen verwendet werden. 2.3 Bildungsplanbezug Der Unterricht richtet sich nach dem Bildungsplan 2004 von Baden-Württemberg. Hier wird in den Leitgedanken zum Kompetenzerwerb gefordert, dass Charakteristika und Eigenheiten von informatischen Systemen erfahrbar gemacht werden sollen (Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg, 2004). Auf diesen Punkt wird in der Unterrichtseinheit der Fokus gelegt. Beispielhaft für das informatische System ist in dieser Stunde das Netzwerk. Im Bildungsplan wird das Netzwerk unter der Kategorie Zusammenarbeiten und Kommunizieren angesiedelt. Der Unterricht bezieht sich des Weiteren auf die dort verankerte Kompetenz für die 10. Klasse: Die Schüler können Organisationsstrukturen vernetzter Umgebungen beschreiben sowie deren Auswirkungen, Chancen und Risiken reflektieren (Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg, 2004). 2.4 Unterrichtsvoraussetzungen Allgemeine Unterrichtsvoraussetzungen Zur Durchführung der Unterrichtseinheit wird ein PC-Raum mit mindestens 12 PCs, ein Lehrer-PC, ein Beamer und ein Drucker benötigt. Des Weiteren sollte die Möglichkeit bestehen, einen Videodidakt zu nutzen, der es gestattet den Desktop der Schüler auf den Beamer zu schalten oder auch den Desktop der Lehrperson auf den Bildschirmen der Schüler sichtbar zu machen. Bei 24 Schülern in der Klasse gibt es je einen Rechner für zwei Schüler. Die Schüler sind mit dem Raum und der Benutzung der Computer vertraut. Spezielle Unterrichtsvoraussetzungen In Bezug auf das Netzwerk: Die Schüler können schon in vernetzten Umgebungen arbeiten und Daten austauschen. In Bezug auf das Konzept System : Die Schüler verfügen über einen Einblick in die Charakteristika und Definition von Systemen und haben diese in vorangegangenen Unterrichtseinheiten an Beispielen behandelt (Dateisystem, Betriebssystem, Computersystem). 14

3 Computernetzwerk 2.5 Lernzielspektrum Leitziel. Die Schüler können Computernetzwerke unter dem Aspekt des Systemkonzepts einordnen und charakterisieren. Kognitive Ziele. Die Schüler haben grundlegende Kenntnisse über die Charakteristika von Systemen speziell: über Computernetzwerke als System. Die Schüler können verschiedene Netzwerke in ihren Eigenschaften unterscheiden. Die Schüler kennen die Vor- und Nachteile unterschiedlicher Netzwerke. Die Schüler können Netzwerke sprachlich in ihre Komponenten und Subsysteme zerlegen, zudem können die Schüler Beziehungen zwischen den Komponenten (Subsystemen) identifizieren. Affektive Ziele. Die Schüler erkennen und begreifen den Systemcharakter von Computernetzwerken im Bezug und Vergleich zu Systemen in ihrem Alltag. Sie können alltägliche Erscheinungen durch das Gelernte systematisch strukturieren. Die Schüler erkennen die Möglichkeiten und Gefahren von vernetzten Umgebungen und nutzen diese in ihrem Alltag. Pragmatisches Ziel. Die Schüler können sachgemäß in vernetzten Umgebungen arbeiten. 2.6 Sachanalyse System bezeichnet ein Gebilde, dessen wesentliche Elemente (Komponenten, Subsysteme) so aufeinander bezogen sind und in einer Weise wechselwirken, dass sie (aus einer übergeordneten Sicht heraus) als aufgaben-, sinn- oder zweckgebundene Einheit (d.h. als Ganzes) angesehen werden (können) und sich in dieser Hinsicht gegenüber der sie umgebenden Umwelt auch abgrenzen (vgl. Bunge, 1979; Denning, 2003; Schneider & Werner, 2004; Wikipedia, 2007) Computernetze verbinden elektronische Systeme zum Zwecke der Kommunikation. Dabei werden Daten ausgetauscht bzw. gemeinsam genutzt (Buttke, 2006). Computernetze werden je nach Größe unterschiedlich bezeichnet. Die Größen werden in PAN, LAN, MAN, WAN und GAN der Größe nach aufgeteilt (Schneider & Werner, 2004). Die zwei der geläufigsten werden hier kurz erläutert. Als LAN (Local Area Network) bezeichnet man dabei ein Netz, dessen Reichweite auf wenige Gebäude eines abgeschlossenen Geländes beschränkt ist. Im Gegensatz dazu verbindet das WAN (Wide Area Network) Teilnehmer über Hunderte von Kilometern (Engelmann, 2003). Jedes dieser Netzwerke kann sowohl kabelgebunden als auch kabellos umgesetzt werden. In der Abkürzung wird für wireless einfach ein W vor das jeweilige Netzkürzel gehängt (WPAN, WLAN, ). Um eine Komponente mit einem Computernetz verbinden zu können, brauchen die Komponenten geeignete Schnittstellen. Im Falle eines LAN ist dies die Netzwerkkarte. Sind die Vorraussetzungen geschaffen, können die einzelnen Komponenten auf unterschiedliche Weise angeordnet werden. Bei diesen Anordnungen spricht man von Topologien (Schneider & Werner, 2004). Es werden unterschieden: Bus- Topologie, Ring-Topologie, Stern-Topologie, Baum-Topologie. 15

4 Felix Mengesdorf, Lars Tönsmann, Andreas Zendler Bus-Topologie. Alle Rechner sind nacheinander an einem Strang angeschlossen. Es genügt ein einziges Kabel. Die Kabelenden der Endrechner sind jeweils mit einem Widerstand abgeschlossen, die verfälschende Signalreflexion verhindern. Fällt ein Kabelteil aus, funktioniert das gesamte Netzwerk nicht mehr. Ring-Topologie. Hier gibt es keinen Anfang und kein Ende, alle Rechner sind ringförmig miteinander verbunden. Diese Topologie kann sehr weite Strecken überbrücken und erlaubt die Einbindung sehr vieler Rechner. Das Netz funktioniert nicht mehr sobald ein Rechner fehlerhaft arbeitet. Diese beiden Topologien werden oft miteinander zur Ring-Bus- Topologie kombiniert. Stern-Topologie. In der Stern-Topologie verbindet ein zentraler Verteiler (Hub, Switch ) alle angeschlossenen Rechner. Vorteile sind hier die Flexibilität in der Anwendung, die einfache Wartung und die leichte Erweiterung. Ein Nachteil ist der Totalausfall des ganzen Netzes bei einem defekten Hub. Baum-Topologie. Sie verbindet strukturiert mehrere Netze der Stern-Topologie und gestattet somit die einfache Erweiterbarkeit des Rechnernetzes. Sind die Rechner miteinander verbunden, können sie untereinander kommunizieren. Die Kommunikation in einem Computernetzwerk kann grundsätzlich in zwei verschiedene Prinzipien unterschieden werden, dem Client-Server-Prinzip und dem Peer-to-Peer-Prinzip. Client-Server-Prinzip. Hier kommunizieren Computer hierarchisch. Der Server (dt. Diener, Zusteller ) bietet Dienste oder Dateien im Netz an und wartet auf die Kontaktaufnahme durch einen Client (dt. Auftraggeber, Kunde ). Angeforderte Dienste oder Anfragen vom Client werden durch den Server auf Softwareebene bereitgestellt bzw. beantwortet. Peer-to-Peer-Prinzip. Bei diesem Prinzip erfolgt die Kommunikation gleichberechtigt. Jeder Computer im Netz kann Dienste eines anderen in Anspruch nehmen und selbst Aufgaben im Netz erfüllen, also Dienste anbieten. 16

5 Computernetzwerk Ordnen wir nun den Sachverhalt Computernetze dem Systemkonzept zu: Ein Computersystem kann je nach Topologie unterteilt werden in die Elemente PC, Server, Client, Hub, Drucker, u.a. Nach der Systemdefinition (s.o.) muss nun wieder in Komponenten und Subsysteme unterschieden werden. Während Elemente wie Hub oder Client als Komponenten bezeichnet werden, sind PC oder Server Beispiele für Subsysteme, die also wiederum eigene Systemeigenschaften beinhalten. Die Elemente kommunizieren über verschiedene Übertragungsmedien wie Draht-, Funkoder Lichtwege. Die geschieht über verschiedene Netzwerkprotokolle, wie TCP IP, FTP, POP3, http, SMTP. Ein System lässt sich durch die Definition zweckmäßiger Systemgrenzen von seiner Umwelt (den übrigen Systemen) weitgehend abgrenzen, um es modellhaft isoliert zu beobachten und das Geschehen reflektieren zu können. Bei einem Computernetzwerk sind diese Grenzen zur Umwelt (zu anderen Computernetzwerken) weitestgehend zu erkennen. Ein Computernetzwerk kann in unterschiedlichen Größen abgegrenzt sein. Bei Systemen unterscheidet man die Makro- und die Mikroebene: Auf der Makroebene befindet sich das System als Ganzes. Auf der Mikroebene befinden sich die Systemelemente. Das Computernetzwerk kann in dieser Hinsicht als Makroebene angesehen werden. Auf der Mikroebene findet man die Elemente wie Drucker oder PCs. Beziehungen (Relationen) zwischen den Elementen der Mikroebene sind Wirkungen von Austauschprozessen. Im Computernetzwerk sind dies Austausch von Informationen zwischen den einzelnen Elementen. Das bekannteste und bedeutendste Netzwerk unserer Zeit ist das Internet. Es verbindet Rechner noch so entlegener Orte und ermöglicht Information und Kommunikation. Topologisch gesehen ist das Internet eine Vernetzung von vielen kleineren Netzen. 2.7 Didaktische Anbindung und Eingrenzung Bezug zu den Kriterien für zentrale Informatikkonzepte In der Fachdidaktik der Informatik haben sich einige Kriterien etabliert, welche zur Bestimmung fachwissenschaftlicher zentraler Konzepte (fundamentale Ideen) herangezogen werden (Schwill, 1994; Zendler & Spannagel, 2006; ZDM, 2007). Horizontalkriterium. Dieses Kriterium besagt, dass ein zentrales Konzept in vielen Bereichen der Informatik reichhaltig anwendbar oder erkennbar sein sollte. Dies trifft auf das Systemkonzept außerordentlich zu. Auf die Spezialisierung hin zum Thema Netzwerksysteme trifft das Horizontalkriterium ebenfalls zu. Netzwerke finden durchweg in allen Teildisziplinen der Informatik Anwendung. Beim Programmieren im Großen wird beispielsweise vernetzt gearbeitet. Zugleich sind Netzwerke ein großer Teil des Themenbereichs der Technischen Informatik. Die Angewandte Informatik nutzt die Möglichkeit von Netzwerken (z.b. Überweisungssoftware, Intranet, Fahrkartenautomat, Zeiterfassung). Letztlich findet das Internet sich im Alltag fast jeden Schülers wieder. Vertikalkriterium. Das Kriterium fordert, dass ein zentrales Konzept auf jedem intellektuellen Niveau (in der Primarstufe, in den Sekundarstufen, im Studium) aufgezeigt und vermittelt werden kann. Für Netzwerksysteme trifft dies sicherlich zu. 17

6 Felix Mengesdorf, Lars Tönsmann, Andreas Zendler Hinsichtlich der Komplexität gibt es Netzwerke in den unterschiedlichsten Formen: Netzwerke lassen sich elementar betrachten, oder aber man taucht tief in seine Funktionsweise ein. In der Primarstufe lässt sich ein Netzwerk schon anhand eines einfachen Beispiels (z.b. bestehend aus nur zwei bis drei Rechnern) erläutern, während für höhere Klassenstufen komplexere Netzwerke thematisiert werden können. Auch die Anwendung von Netzwerken lässt sich vertikal differenzieren. Hier geht es von der einfachen Anwendung zum Beispiel des Internets bis zur eigenen Gestaltung von lokalen Netzwerken. Zeitkriterium. Das Kriterium verlangt, dass ein zentrales Konzept in der historischen Entwicklung der Informatik deutlich wahrnehmbar und längerfristig relevant ist. Dies gilt sicherlich für das Systemkonzept im Allgemeinen und für das Konzept des Netzwerksystems im Speziellen. In historischer Sicht wurde die Zusammenschaltung isolierter Rechner von Anfang an als wichtig angesehen und vorangetrieben. Der Siegeszug vernetzter Rechner hält bis heute an. Die Idee ist somit überaus aktuell, und es ist abzusehen dass sie auch in Zukunft für immer mehr Bereiche an Relevanz gewinnen wird. Sinnkriterium. Das Kriterium besagt, dass ein zentrales Konzept einen Bezug zu Sprache und/oder Denken des Alltags und der Lebenswelt besitzen soll. Dies gilt insbesondere für das Systemkonzept: Menschen sind in verschiedenen Weisen auch im Alltag immer wieder mit Systemen konfrontiert. Speziell vernetzten Computern (vor allem dem Internet) können wir in unserem Alltag kaum noch entgehen. Die Vernetzung unserer Welt nimmt immer mehr zu und erfüllt somit die Forderung nach sprachlicher und gedanklicher Implementierung. Didaktische Reduktion Im Vordergrund dieser Unterrichtsstunde steht aufgrund der exemplarischen Bedeutung die Übertragung des Systemkonzepts auf Computernetzwerke. Die einzelnen Elemente und deren Beziehungen eines Computernetzwerkes werden systematisch strukturiert. Des Weiteren werden die Organisationsstrukturen sowie die Vor- und Nachteile, Chancen und Risiken verschiedener Netzwerktopologien thematisiert. Aufgrund der hohen Komplexität wird auf die Behandlung technischer Feinheiten von Netzwerken verzichtet. Hiermit sind zum Beispiel die spezifischen Netzwerkprotokolle und deren Funktionsweise sowie der genaue Ablaufprozess von Datenübertragungen gemeint. Außerdem wird die Flut der Begrifflichkeiten auf die für das Projekt relevanten reduziert. Diese Reduktion geschieht auch im Hinblick auf den Alltag der Schüler. 2.8 Methodische Analyse Unterrichtsaufbau Der Unterricht beginnt mit einer kurzen Wiederholung der bisherigen Erkenntnisse aus der Unterrichtsreihe anhand einer Mindmap, die in vorhergehenden Unterrichtseinheiten entwickelt wurde. Ein Schwerpunkt wird gelegt auf die Identifizierung von Subsystemen. Es wird die Frage gestellt, in welchem System ein Rechner als Subsystem fungieren könnte. Ziel soll hier die Thematisierung des Computernetzwerkes sein. Als Einstieg werden die Schüler dann mit einer Problem-/Lernsituation konf- 18

7 Computernetzwerk rontiert (Rich Learning Tasks) (vgl. Flewelling, 2001, 2004; Zendler, Vogel & Spannagel, 2006). Für eine LAN Party soll ein Netzwerk mit erforderlichen Komponenten und Verbindungen errichtet werden. Im Bezug auf diese Situation sollen sich die Schüler im Internet in Partnerarbeit kundig machen, welche Möglichkeiten es gibt und wo die Vor- und Nachteile liegen. Zwei Teams werden dann zu Gruppen mit jeweils vier Schülern eingeteilt. Jede Gruppe bearbeitet im Folgenden ein vom Lehrer zugewiesenes Netzwerkprinzip (z.b. Peer-to-Peer-Prinzip als Ringtopologie, Client-Server- Prinzip als Sterntopolgie). Für eine gute Übersicht sollen die Gruppen eine systematische Strukturierung ihrer Netzwerke unter dem Kriterium des Systemkonzeptes aufstellen. Als Ergebnis der Gruppenarbeit soll ein digitales Dokument entstehen, welches die Vernetzungsart mit ihren Elementen, Verbindungen und Umweltbedingungen systematisch darstellt. Die reale Situation der LAN-Veranstaltung soll hier den konstitutiven Rahmen geben. Aus diesem ergeben sich dann auch entscheidende Vor- und Nachteile sowie Chancen und Risiken der jeweiligen Netzwerkart. Im Anschluss daran werden die Ergebnisse im Unterrichtsgespräch diskutiert. Die Gruppen stellen ihre Netzwerke in Bezug auf deren Zweck vor. Sie berichten vor der Klasse darüber, ob sie ihre Netzwerkart zur Realisierung des geforderten LANs als geeignet oder ungeeignet bewerten. Hier kann die Lehrperson bestimmte Anforderungen an das Netzwerk vorgeben, welche dann abgearbeitet werden. Denkbar ist aber auch eine völlig freie Diskussion. Zum Abschluss dieser Unterrichtsstunde und damit auch der Unterrichtsreihe wird die vorhandene Mindmap mit den heutigen Erkenntnissen ergänzt und damit auch abgeschlossen. Auswahl der Aufgaben und methodische Aufbereitung Motivation. Hier wird ein Projekt gewählt, welches sich durch seine Aktualität und Lebensnähe (speziell für diese Altersgruppe) aber auch durch eine gewisse Art von Reiz für die Schüler als Lernsituation anbietet. Anwendung und Sicherung. Das bisher erarbeitete Wissen über Systeme, deren Elemente und Beziehungen untereinander muss nun direkt angewendet werden bzw. es wird automatisch angewendet, um zum Erfolg zu kommen. Internet- und Literaturrecherche. Die Schüler holen selbstständig die nötigen Informationen aus unterschiedlichen Quellen ein. Offene Aufgabe. Die Schüler müssen völlig selbstständig die relevanten Aspekte, Probleme, Vorgehensweisen und Lösungen erarbeiten, um zu einem funktionierenden Ergebnis zu kommen. Es muss eine geeignete Präsentationsform gewählt werden. Selbstgesteuertes Lernen. Im Prozess selbstgesteuertes Lernen eignen sich die Schüler neues Wissen, Fähigkeiten und Fertigkeiten an. Die Notwendigkeit und Sinnhaftigkeit, in Gruppen zu arbeiten, wird für die Schüler dabei offensichtlich. Sozialformen und Handlungsmuster Die Sozialformen und Handlungsmuster sind durch den projektartigen Unterricht festgelegt. Zu Beginn des Unterrichts steht dennoch eine kurze frontale Phase (Lehrervortrag) mit anschließendem Unterrichtsgespräch um die vorangegangenen As- 19

8 Felix Mengesdorf, Lars Tönsmann, Andreas Zendler pekte des Konzepts System auf zu greifen und zu verinnerlichen. Danach wird in Partnerarbeit an mehreren Rechnern Informationen eingeholt, um diese dann in Gruppenarbeit zu präzisieren und zu präsentieren. Abschließend ist eine Art Streitgespräch (Unterrichtsgespräch) angedacht, um die optimale Form des Computernetzwerkes für die Vorhaben im LAN zu finden. Eingesetzte Medien Das vorherrschende Medium im Informatikunterricht ist natürlich der PC. Dieses Medium erhält hier seine Berechtigung zusätzlich über die notwendige Recherche der Schüler in Bezug auf mögliche Netzwerkarchitekturen. Zusätzlich arbeiten die Schüler mit Literatur. Auch der Videodidakt ist als Medium zu nennen, weil dieser geschickt eingesetzt sicherlich wertvolle Impulse für den Unterrichtsverlauf bieten kann. 2.9 Übersicht über den Unterrichtsverlauf Wiederholung (10 min, LV/UG) Die Unterrichtseinheit beginnt mit einer kurzen Zusammenfassung der letzten Einheiten im Unterrichtsgespräch, danach erfolgt eine Überleitung vom Computer als System mit seinen Subsystemen zum Computer selbst als Subsystem eines Netzwerkes. Die Mindmap aus den vorangegangen Unterrichtseinheiten wird zu Hilfe genommen. Einstieg / Motivation (10 min, LV) Die Schüler werden vom Lehrer mit ihrer Lernsituation konfrontiert. Es geht darum eine LAN-Party zu veranstalten. Dafür sollen Netzwerkarten systematisch analysiert werden. Die Recherche soll in Partnerarbeit geschehen. Später werden 4er-Gruppen gebildet. Jede Gruppe erhält eine Netzwerkart zur Bearbeitung. Bearbeitungsphase (45 min, GA) Die Schüler sollen sich nun in ihren Gruppen über ihr Thema informieren. Dafür stehen ihnen Buchliteratur sowie das Internet zur Verfügung. Anschließend sollen die gefundenen Informationen dem Systembegriff nach strukturiert werden. Ergebnis dieser Gruppenarbeit soll ein digitales Dokument sein, das die Netzwerkart systematisch vorstellt und eine Begründung liefert, warum sich das Modell für das vorgegebene Problem anbietet bzw. warum nicht. Sicherungsphase / Präsentation (25 min, UG) Jede Gruppe stellt ihr Ergebnis vor der Klasse vor. Die Ergebnisse werden im Klassengespräch diskutiert. Zusätzlich wird die Mindmap komplettiert durch Hinzufügen des Computernetzwerkes Anlagen zum Unterrichtsentwurf Literaturangaben zum Unterrichtsentwurf Buttke, R. (2006). Profilinformatik 9/10. Berlin: Paetec. 20

9 Computernetzwerk Engelmann, L. (2003). Informatik. Basiswissen Schule. Berlin: Paetec. Flewelling, G. (2004). Reichhaltige Lernsituationen eine Einführung. mathematik lehren 126, Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg (2004). Bildungsplan Realschule. Retrieved 08. Februar, 2006, from Schneider, U. & Werner, D. (2004). Taschenbuch der Informatik. München: Hanser. Schwill, A. (1994). Fundamental Ideas of Computer Science. EATCS Bulletin 53, Zendler, A. & Spannagel, C. (2006). Zentrale Konzepte im Informatikunterricht: eine empirische Grundlegung. Notes on Educational Informatics Section A: Concepts and Techniques 2 (1), Internetlinks zum Unterrichtsentwurf ZDM (2007) Stand 8. Januar 2007 Wikipedia (2007) Stand 8. Juni Diskussion Das Systemkonzept hat einen besonderen Stellenwert in den Kerndisziplinen der Informatik (Theoretische Informatik, Technische Informatik, Angewandte Informatik, Praktische Informatik). Auch für die Didaktik der Informatik hat es eine wesentliche Bedeutung für den Inhalt von Unterrichtsstunden, weil es ein Konzept ist, dass in vielen Bereichen der Informatik vorkommt, auf unterschiedlichem intellektuellen Niveau vermittelbar ist, längerfristig relevant bleibt und einen Bezug zu Sprache und/oder Denken des Alltags und der Lebenswelt besitzt. Dies ist kürzlich in einer empirischen Studie nachgewiesen worden (Zendler & Spannagel, 2007). Am Beispiel des Themas Netzwerk werden wesentliche Begriffsaspekte des Systemkonzepts schüler/schülerinnennah unterrichtlich umgesetzt. Aus der Einordnung der Unterrichtseinheit in eine Unterrichtsreihe ist zu erkennen, dass die vorliegende Unterrichtseinheit nicht dazu geeignet ist, in den Rahmen einer 45-minütigen Stundenstruktur eingeordnet zu werden. Wegen der Komplexität des Themas sollte die Unterrichtseinheit Netzwerk unter Systemgesichtspunkten als eine auf anderen Unterrichtseinheiten aufbauende behandelt werden. Beispielsweise sollte zunächst das Systemkonzept als solches behandelt werden, danach die informatischen Systeme Computer, Datei, Betriebssystem dem allgemeinen Systemkonzept untergeordnet und abschließend die Unterrichtseinheit behandelt werden, die das Netzwerk als System begreift. Aus inhaltlicher Perspektive ist hervorzuheben, dass die zu bearbeitenden Aufgaben unter Berücksichtigung so genannter Rich Learning Tasks (vgl. 21

10 Felix Mengesdorf, Lars Tönsmann, Andreas Zendler Flewelling, 2004 und Zendler, Vogel & Spannagel, 2006) entwickelt wurden. Sie tragen dazu bei, dass der gesamte Unterrichtsgang zum Verständnis des Netzwerkes als System den Kriterien zentraler Informatikkonzepte genügen kann. Danksagung Wir danken Herrn Thomas Reuter für abschließende redaktionelle Überarbeitungen. 4. Literatur Bunge, M. (1979). A world of systems. Dordrecht: Reidel. Denning, P. J. (2003). Great principles of computing. Communications of the ACM 46 (11), Flewelling, G. (2004). Reichhaltige Lernsituationen eine Einführung. mathematik lehren 126, Flewelling, G. & Higginson, W. (2001). A Handbook on rich learning tasks. Kingston, Ontario, Canada: Centre of Mathematics, Science and Technology Education. Zendler, A. & Spannagel, C. (2007). The empirical foundation of central concepts for computer science education. Journal on Educational Resources in Computing (in review) Zendler, A., Vogel, M., & Spannagel, C. (2006). Educational Blueprint/Computer Science (EB/CS): Unterrichtstemplate für die Umsetzung zentraler Konzepte der Informatik. Notes on Educational Informatics Section A: Concepts and Techniques 2 (2),