Inhalt. 1. Die Geschichte des Computers. 2. Der Computer im Unterricht

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2 Inhalt 1. Die Geschichte des Computers 2. Der Computer im Unterricht 2.1. Grundbildung INFORMATIK 2.2. Themenbereiche 2.3. Vorbereitung und Planung 2.4. Durchführung 2.5. Einrichtung von Computerfachräumen 2.6. Literatur 3. Das schulinterne INTRANET 4. Die Textverarbeitung 5. Die Tabellenkalkulation 6. Das INTERNET 7. Die Präsentation 8. Leistungsbewertung Update vom 15. Mai 2008

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4 Die Geschichte des Computers ca v.chr. In Mesopotamien wird zum ersten Mal gerechnet: Vergleich von Größen, Längen, Gewichten; Darstellung von Vielfachen mit den Fingern (Fünfer-, Zehnersystem); Maße: Elle, Spanne usw. ca v.chr. Erfindung des "Abakus" (auf der Basis des Fünfersystems) durch die Chinesen ca. 500 v. Chr. Die Inder entwickeln das sog. "hindu-arabische Zahlensystem" mit der Darstellung der Zahlen in Ziffernschreibweise; Erfindung der Null; Stellenwertsystem n.chr. Import dieses Systems nach Europa durch die Araber; Ersatz der römischen Ziffern durch "arabische" Ziffern Rechenbuch des Adam Riese 1600 Napier erfindet "Rechenstäbchen" zur Multiplikation 1605 Napier erarbeitet in 30jähriger Arbeit eine Logarithmentafel, mit deren Hilfe man höhere Rechenarten (Multiplizieren, Potenzieren) einfacher durchführen kann Erfindung der dekadischen Logarithmen durch Briggs 1.1. Mechanische Automaten 1623 Schiekarel konstruiert eine "Rechenuhr" mit zehnzähnigen Zahnrädern, die Additionen und Subtraktionen von bis zu 6-stelligen Zahlen durchführen kann Blaise Pascal baut eine Additions- und Subtraktionsmaschine für 6-stellige Zahlen Partridge entwickelt den Rechenschieber als ersten Analogrechner auf der Basis der Logarithmen 1672 Leibniz baut eine mechanische Rechenmaschine mit Zahnrädern für die vier Grundrechenarten

5 1703 Entwicklung des Dualsystems auf der Basis der Zahl 2; es lassen sich hiermit alle Zahlen mit nur zwei verschiedenen Ziffern oder Zeichen darstellen (auch die elektrischen Schaltzustände "ein" und "aus" sind solche Zeichen) ab 1800 werden gelochte Kartonstreifen in Musikautomaten verwendet Jacquard setzt Lochstreifen zur Steuerung von Webstühlen ein (Beginn der Prozeßsteuerung) 1833 Babbage plant eine "analytic engine", die bereits den Aufbau heutiger Rechen anlagen hat Speicher Rechenwerk Steuerwerk Eingabe Ausgabe Diese Maschine sollte mit Lochkarten programmierbar sein, wurde aber wegen mangelhafter Technologie nie gebaut Hollerith setzt Lochkarten für die Volkszählung in den USA ein Die Firma Bull (Frankreich) entwickelt Lochkartenmaschinen für den Bürobedarf Mechanisch/elektrische Relaisrechner 1936 Konrad Zuse baut für statistische Zwecke seinen Rechner Z1 (mechanischer programmgesteuerter, aber nicht voll funktionsfähiger Rechner); danach Z2 (mechanisches Speicherwerk, elektrisches Relaisrechenwerk) Z3 Dualrechner von Zuse; erster funktionsfähiger programmgesteuerter Rechner der Welt (Rechenwerk mit ca. 600 Relais; elektrisches Speicherwerk mit 1400 Relais). Die zu verarbeitenden Zahlenwerte wurden über eine Tastatur eingegeben, die Ergebnisse durch Lampen angezeigt. Das Programm (Steuerung) war in einen Filmstreifen gelocht. Leistung: 20 Additionen/sec, 1 Multiplikation in 5 sec.

6 1944 Relaisrechner MARK I von Aiken an der Harvard-Universität, USA (lochkarten gesteuert, noch mechanisch arbeitend; mit über 3000 Kugellagern, 80 km Draht, 16 m Länge, 2,50 m Höhe und 35 t Gewicht). Leistung: 230 Additionen/sec, 1 Multiplikation in 6 sec Elektronenrechner 1946 Eckert und Mauchly (USA) tauschen Relais gegen Elektronenröhren aus und bauen ENIAC mit 2000mal schnellerer Rechengeschwindigkeit als beim Relaisrechner. ENIAC enthielt Röhren mit einer Gesamtstromverbrauch von W (Gesamtgewicht 30 t; Kosten ca. 10 Mio. $). Leistung: ca Additionen/sec. Bei allen bisherigen Rechnern befanden sich die zu verarbeitenden Daten intern in einem Speicher (mechanisch, mechanisch-elektrisch, elektronisch), während die Programmdaten sich extern (z.b. auf einem Lochstreifen) befanden. Nachteil: Die Programme waren unflexibel, WENN/DANN-Sprünge im Programm waren nicht möglich Computer der 1. Generation 1949 v. Neumann (USA) speicherte ebenfalls die Steuerungsprogramme elektronisch intern im Rechner EDSAC ("nur" noch 450 Elektronenröhren), wodurch die Programme flexibler wurden. Er entwickelt die grundlegenden Prinzipien aller modernen Rechenmaschinen, bei denen die Programme in den gleichen Speicher geladen werden können, in dem auch die Daten stehen. Neben den Rechenbefehlen enthält das Programm nun auch Befehle, mit denen es an jeder beliebigen Stelle wiederholt oder fortgesetzt werden kann. Im Zuge der weiteren Entwicklung werden immer mehr Relais durch Elektronenröhren ersetzt, wodurch die Zeit für die Ausführung von Operationen erheblich verkürzt werden kann (Millisekunden!) 1.5. Computer der 2. Generation 1948 Erfindung des Transistors als Röhrenersatz bei der Fa. Bell (USA) 1955 Bell stellt ersten volltransistorisierten Computer vor (800 Transistoren, 1100 Germaniumdioden, Gesamtstromverbrauch nur noch 100 W) 1956 Die Firma IBM stellt ihr "System 650" vor (externer Speicher ist eine Magnettrommel) mit Transistoren statt Röhren, wodurch die Operationsgeschwindigkeit in den Mikro- Sekundenbereich gelangt (ein Millionstel Sekunde). Rechenoperationen brauchen nur noch 90 bis 120 Mikrosekunden (µs).

7 1957 Siemens bietet den ersten Seriencomputer (Siemens 2002) an Computer der 3. Generation Die Verkleinerung der elektronischen Bausteine und ihre Zusammenfassung auf kleinen Keramikplättchen von 1 cm Kantenlänge (sog. Hybridtechnik) erhöhte die Leistungsfähigkeit (auf ca Additionen pro Sekunde) und senkte den Preis in der Herstellung Computer der 4. Generation 1958 TexasInstruments erfindet die integrierte Schaltung (IC), bei der die Leitungen nur noch 0,0005 mm "dick" sind, so daß in einem quadratischen Siliziumscheibchen von 5 mm Kantenlänge (CHIP) mehr als 5000 Transistorfunktionen untergebracht werden können. Der Arbeitsgeschwindigkeit liegt im Nanosekundenbereich (Milliardstel Sekunde); Magnetplatten als externe Speicher Computer der 5. Generation 1972 Fa. INTEL stellt Rechen- und Steuerwerk als eine integrierte Schaltung her (Mikroprozessor INTEL 8008, Verbesserung als 8080) 1975 Mikrocomputerbausatz "Altair 8800" mit Mikroprozessor und Speicher für Daten und Programme Die Fa. Commodore bietet den ersten Homecomputer "PET" an In einem Mikroprozessor von 5 mm Kantenlänge sind bis zu 1 Mio. Transistorfunktionen untergebracht, so daß er um ein Mehrfaches leistungsfähiger ist als ENIAC 1946, dabei aber nur noch 1/ des Preises kostet. Homecomputer leisten mehr als der Transistorrechner "2002" von Siemens 1957, kosten aber nur noch 1/1000. Hochintegrierte Bausteine tragen nicht nur den Mikroprozessor, sondern auch den Speicher auf einem Chip, sind also der ENIAC im Westentaschenformat, nur billiger und wesentlich schneller. ab 1987 Der 1-Mb-Chip kommt auf den Markt; weitere Entwicklung führt zum 4-Mb-Chip; Hitachi gibt den Prototyp des 64-Mb-Chips bekannt.

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9 Der Computer im Unterricht der allgemeinbildenden Schulen 2.1. Grundbildung INFORMATIK Lernziele: Die Schüler sollen entsprechend ihrem Lernvermögen und in altersgemäßer Weise Anwendungen dieser Technologien kennenlernen, ihre Grundstrukturen und Funktionen untersuchen, ihre Auswirkungen reflektieren und beurteilen. Lernbereiche: Textverarbeitung, Dateiverwaltung, Tabellenkalkulation Modellbildung, Simulation Internet Unterrichtsumfang: In den Jahrgangsstufen 7 bis 9 (Schwerpunkt: Klasse 8) ca. 60 Wochenstunden im Rahmen der Fächer, bei denen sich eine thematische Anknüpfung ergibt. in den Jahrgangsstufen 9 und 10 im Wahlpflicht- bzw. Differenzierungsbereich sollen die in den Klassen 7 und 8 erworbenen Grundkenntnisse in einem Fach "Informatik" erweitert und vertieft werden können (Formulierung einfacher Algorithmen einer problemorientierten Programmiersprache, Verwendung von Anwendersystemen, Umgang mit dem Internet usw.) Obwohl die Rolle des PC nicht unumstritten ist, hat sein Einzug in die Schule auch einen Niederschlag in den Lehrplänen gefunden. Sein Einsatz im Unterricht bewirkt durch seine derzeitige Attraktivität vor allem bei jüngeren Schülern die Entwicklung eines Computerbewußtseins, das sie auf das "elektronische Zeitalter" vorbereitet. Das aktive Lernen vollzieht sich zunehmend außerhalb des Klassenzimmers, da mit der Anzahl der verkauften Computer auch die Menge des zur Verfügung stehenden qualifizierten Lernmaterials steigt. Dies ersetzt aber nicht die qualifizierteste und flexibelste Lernmaschine - den Lehrer. Der Computer kann dabei nur eines von vielen Unterrichtsmedien sein - und nicht mehr. Sein pädagogisch sinnvoller Einsatz im Unterricht stellt allerdings erhöhte Anforderungen an den Lehrer, so daß der Kritiker sehr schnell sagen wird, daß jedes andere Unterrichtsmittel, wenn es mit dem gleichen Aufwand vorbereitet wird, auch genauso erfolgreich eingesetzt werden könnte. Computerunterstützte Lernprogramme wurden schon vor 20 Jahren entwickelt, jedoch waren die Einsatzbereiche eingeschränkt, die Methoden umstritten. So waren die Programme damals nur eine Reihenfolge von Lernschritten, gespickt mit Fragen, Übungen und Tests. Die Reihenfolge und Richtung der Lernschritte konnte vom

10 Lernenden nur durch die Auswahl der Themen und die Beantwortung von Fragen (richtig/falsch) beeinflußt werden. Der Rechner wurde lediglich als "programmgesteuerte Blättermaschine" mißbraucht. Die vielfältigen Möglichkeiten, die erst möglich wurden durch die Entwicklung und Bereitstellung entsprechender Software, wurden erst viel später erkannt. Das Medium ist also nicht der Rechner, sondern die Software. Einer ersten "Computereuphorie" folgte zweckorientierter Pragmatismus: Medieneinsatz im Lerngeschehen muß den Lernprozeß gezielt fördern und dem Lernverhalten angemessen vorbereitet und organisiert werden. Als didaktische Software werden Programme bezeichnet, die sich handlungsorientiert und dialogorientiert am Problem, am Lernziel, am Lerninhalt und vor allem am Schüler orientieren. Didaktische Software soll interessieren, inspirieren, aktivieren und korrigieren und sich an den Prinzipien der Angemessenheit, Anschaulichkeit, Zielorientierung, Exemplarität, Selbsttätigkeit und Reduktion ausrichten. Sie kann in den Lernphasen Motivation, Problemlösung, übende Anwendung, Lernkontrolle und Vertiefung/Festigung sinnvoll eingesetzt werden. Methodisch kann didaktische Software in unterschiedlichen Einsatz - und Nutzungsformen in das Lerngeschehen eingebunden werden als

11 Demonstrationsmittel, Simulationsmittel, Arbeitsmittel, Übungsmittel und Organisationsmittel Informatikunterricht Hauptschule am Niersenberg Beim Lehrer ist neben der notwendigen Akzeptanz eine erhöhte Bereitschaft erforderlich, aus dem Angebot an didaktischer Software das für die spezielle Unterrichtseinheit und den jeweiligen Adressatenkreis adäquate Programm auszuwählen. An dieser Stelle ist nun auch und erst recht eine institutionelle Unterstützung notwendig, die neben einer qualifizierenden Fortbildung durch Bewertungs- und Auswahlkriterien eine konsequente Hilfe bei der Auswahl geeigneter Programme darstellt. Ein solches Programm sollte technisch und operativ einwandfrei sein (programmtechnischer Standard), fachdidaktisch begründet sein (fachdidaktischer Standard), das Lern - und Lehrgeschehen effektiv unterstützen und schließlich den Lernprozeß mehr fördern als andere Medien und Methoden. Da Medien - und Methodenwahl Angelegenheit des Lehrers sind und in seiner freien verantwortungsvollen Gestaltung liegen, muß auch die didaktische Software in sein geplantes Lerngeschehen passen (methodischer Standard) Themenbereiche Im Mai 2008 ergibt sich für die Hauptschule am Niersenberg folgender Stand: Thema Prozeßdatenverarbeitung durchführbar o Textverarbeitung + Dateiverwaltung + Tabellenkalkulation + Modellbildung o Internet / Medienkompetenz + Bildbearbeitung + Psäsentation Vorbereitung und Planung durch alle beteiligten Fachlehrer für die Fächer NatWiss GesLehre ArbLehre/Technik Deutsch Mathematik Die Fachkonferenz legt einen schulinternen Plan fest.

12 2.4. Durchführung Klassenstufen: 7 bis 10 Fächer: Informatik im Verbund mit anderen Fächern (s. 2.3) Lehrer: Fachlehrer Informatik in Absprache mit Fachlehrern (s. 2.3) Zeit (mind.): Klasse 7 = 1-2 Wochenstunden Klasse 8 bis 10 = 2 Wochenstunden Benotung: eigenständige Note, Leistungen nicht versetzungsrelevant, kann aber in die beteiligten Fächer einfließen Dokumentation: Kursheft 2.5. Einrichtung von Computerfachräumen Beamer TV- Projektionsfläche 1.) Raumgröße: für 2- bis 4 - zügige Schulen ca. 90 m² 2.) Raumlage : mit Verdunkelungsmöglichkeit; einbruchgeschützt (Vergitterung, Stahltür) 3.) Installation: Kabel nur in Wandkanälen; je Arbeitsplatz 3 Steckdosen (Monitor, Rechner, Drucker); zentraler Ausschalter; DSL - Internetzugang

13 4.) Arbeitsmöbel: Schreibtische (ca. 160 x 80 cm) getrennt von Computerarbeitsplätzen (theoretische Arbeitsphasen ohne direkten Zugriff zur Tastatur); Computertische fest im Boden verankert; je Bildschirm 2 bis 3 höhenverstellbare Stühle 5.) Sonstiges: verschließbare Schränke für Software, Druckerpapier usw.; keine Kreidetafel, sondern sog. "Whiteboard"; fest installierter Beamer 6.) Ausstattung: 2 Schüler je Computerplatz; Rechnervernetzung als INTRANET; ausreichende Druckerkapazitäten für je 2 Rechner; multimediafähige Rechner Für die Nutzung des Computers im Fachunterricht sind Laptops erforderlich in Verbindung mit einem transportablen Beamer.

14 2.6. Literatur 1.) Der Kultusminister des Landes NRW: Neue Informations-und Kommunikationstechnologien in der Schule, Rahmenkonzept; Köln ) Sekretariat der Kultusministerkonferenz ZNWB: Fachraum für Informationstechnischen Unterricht; Berlin 1989 (Vertrieb: Zentralstelle für Normungsfragen und Wirtschaftlichkeit im Bildungswesen) 3.) Zentralstelle für Sicherheitstechnik, Strahlenschutz und Kerntechnik der Gewerbeaufsicht des Landes NRW; Bildschirmarbeitsplatz; Düsseldorf ) Landesinstitut für Schule und Weiterbildung: Textverarbeitung, Bewertung von Programmen; Soest 1989 (Vertrieb: Soester Verlagskontor) 5.) Landesinstitut für Schule und Weiterbildung: Integrierte Standardsoftware, Bewertung von Programmen; Soest 1989 (Vertrieb: Soester Verlagskontor) 6.) Landesinstitut für Schule und Weiterbildung: Modellrechner im Informatikunterricht; Soest 1991 (Vertrieb: Soester Verlagskontor) 7.) Landesinstitut für Schule und Weiterbildung: Materialien zur Prozeßdatenverarbeitung, Teil 1: Vergleichende Übersicht über Interfacesysteme; Soest 1989 (Vertrieb: Soester Verlagskontor) 8.) Landesinstitut für Schule und Weiterbildung: LCD-Datenprojektionsaufsätze (LC-Displays); Soest ) Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht: Computersoftware für Schulen und Bildungseinrichtungen; Verzeichnis 1991; München ) Soester Verlagskontor: Schule und Computer, Literatur, Software, Modelle 1991; Soest ) Der Kultusminister des Landes NRW (Hrsg.): Die Schule in NRW; Vorläufige Richtlinien zur Informations- und Kommunikationstechnologischen Grundbildung in der Sekundarstufe I; Heft 5051; Frechen 1990 (Vertrieb: Verlagsgesellschaft Ritterbach mbh) Copyright