Der Mit-Kurs. Moderne Informationstechnologien

Transkript

1 Der Mit-Kurs Moderne Informationstechnologien Der Kurs vermittelt schwerpunktmäßig Grundlagen im Fach Informatik und möchte den Schüler/innen Anwendungen zeigen, die sich mit Hilfe eines PCs lösen lassen (2 oder 3 Halbjahre Informatik). Wie funktioniert eigentlich ein Computer: Der Kurs zeigt im letzten Halbjahr, auf welchen physikalischen Grundprinzipien die moderne Computertechnik basiert. Dabei geht es um den grundlegenden Aufbau eines Computers sowie seine nachhaltige Energieversorgung (1 Halbjahr Physik). 1

2 Die vier Halbjahre im Überblick Halbjahr 8.1: (Informatik) Halbjahr 8.2: (Informatik) a)erlernen der Programmiersprache Anwendung einer Visual Basic Projekte: Energiesparen Programmiersprache: Bau und leicht gemacht, Programmierung eines Roboters Handyrechnung im Griff b)formeln automatisch berechnen mit Excel c) Eine eigene Homepage erstellen Halbjahr 9.1: (Sozial-Praktikum oder Teilnahme an der First-Lego-League) Die First-Lego-League ist ein nationaler Wettbewerb, bei dem Schülergruppen selbst einen Roboter bauen und programmieren, der im Wettbewerb auf Zeit möglichst viele Aufgaben lösen soll Halbjahr 9.2: (Physik) Wie funktioniert ein Computer: Darstellen von Zahlen im Binärcode, kleiner Taschenrechner, Funktionsweise des Transistors, Woher gibt es noch Energie im Jahre 2050? 2

3 Halbjahr 8.1 (Informatik) : Erlernen der Programmiersprache Visual Basic In der Form kann der Programmierer Bestimmen, was auf dem Bildschirm zu sehen sein soll Das erste Projekt: Der Computer soll Berechnen, wie man im Haushalt Energie sparen kann. Gleichzeitig wird angegeben, Wie viel Geld man dabei einspart. Im Code bestimmt der Programmierer, Wie das Programm reagieren soll, wenn der Benutzer eine bestimmte Eingabe macht. 3

4 Halbjahr 8.1 (Informatik) : Umgang mit Anwenderprogrammen (Excel) Mit Hilfe von Formeln kann man in Excel herausfinden, wie sich eine Schmetterlingspopulation im Laufe der Jahre entwickelt. 4

5 Halbjahr 8.1 (Informatik) : Umgang mit Anwenderprogrammen (Excel) Im Räuber-Beute-Modell kann man untersuchen, wie die Zahl der Mäuse mit der Zahl der Füchse im Wald zusammenhängt: Gibt es mehr Mäuse, vermehren sich die Füchse mehr, diese fressen mehr Mäuse und die Mäusezahl nimmt wieder ab 5

6 Halbjahr 8.1 (Informatik) : Umgang mit Anwenderprogrammen (Homepageerstellung) Mit einem Homepage-Designer erstellen die Schüler in ZweierGruppen ihre eigene Homepage. Dabei soll eine Unterrichtsreihe des Lieblingsfaches möglichst übersichtlich dargestellt werden. Natürlich dürfen die eigenen Hobbys nicht fehlen, jetzt heißt es eine möglichst kreative Darstellung zu finden. 6

7 Halbjahr 8.2 (Informatik) : Aufbau und Programmieren eines Roboters Aus den Mindstorm-Baukästen wird ein Bienenrobotor aufgebaut: Die Biene kann mit ihrem Bienen-Auge einer Spur folgen, sie kann sich in alle Richtungen bewegen, mit ihren Fühlern kann sie Honig aufnehmen und diesen im Bienenstock ablegen. Die Biene wird in der Pogrammiersprache NQC (Not Quite C) programmiert. Schüler gruppen, die schnell vorangekommen sind, lassen ihren Roboter in einem Labyrinth berührungslos den Weg suchen. 7

8 Halbjahr 8.2 (Informatik) : Aufbau und Programmieren eines Roboters Das Labyrinth (4,5 m x 3m Größe) Im zweiten Teil des Halbjahres baut jedes Schüler-Team einen Roboter seiner Wahl. Der Robotor soll Bewegungsfiguren ausführen können, sich dabei orientieren und eine bestimmte Aufgabe erfüllen können. 8

9 Halbjahr 9.1: Die Schüler des Mit-Kurses nehmen entweder am Sozialpraktikum oder am First-LegoLeague-Wettbewerb (Informatik) teil Die First-Lego-League ist ein nationaler Wettbewerb, bei dem Schülergruppen selbst einen Roboter bauen und programmieren, der im Wettbewerb auf Zeit möglichst viele Aufgaben zu einem vorgegebenem Thema lösen soll. Die besten Gruppen aus der ersten Wettbewerbsrunde qualifizieren sich für das Halbfinale und Finale der deutschen Meisterschaft. Nach Abschluss des Wettbewerbs lassen die Schüler/innen ihre Roboter im Seniorenheim von den Einwohnern steuern und erklären, wozu Roboter heute überall eingesetzt werden, dadurch soll die Sozialkompetenz der Schüler/innen geschärft werden. Es können bis zu 20 Schüler/innen am Wettbewerb teilnehmen, eventuell kommt es zur Vorauswahl mit den Robotern der Klasse 8. Alternativ können die Schüler auch anstelle des Wettbewerbs ein halbes Jahr am Sozialpraktikum teilnehmen. 9

10 Halbjahr 9.2 (Physik) : Wie funktioniert ein Computer? Das Auto der Zukunft wird seinen Weg selbst finden, das Steuerrad wird man dabei wegklappen können. Auch dieses Auto benötigt viel Elektronik und vor allem Energie: Es wird nicht mehr mit Benzin fahren, denn dieses wird es im Jahre 2050 nicht mehr geben. 10

11 Halbjahr 9.2 (Physik) : Wie funktioniert ein Computer - ohne Energie gar nicht Die Energieversorgung unserer Autos muss mit regenerativen Energien funktionieren, das sind Energien, die unerschöpflich sind, z. B. Sonnenenergie, Windenergie oder Energie aus Wasserkraft. Wie kann diese Energieversorgung in Zukunft funktionieren? Als Beispiel experimentieren wir im Schülerpraktikum mit Solarzellen. 11

12 Halbjahr 9.2 (Physik) : Wie funktioniert ein Computer? Alle elektronischen Geräte (Handys, Computer, Fernseher usw. kommen heute ohne ein Baustein nicht mehr aus: den Transistor. Der Transistor ist aus dem gleichen Material aufgebaut wie die Solarzelle. Was wir dort gelernt haben, kann man wieder verwenden, wenn man verstehen will, wie ein Computer funktioniert. Mit unserem Stecksystem können wir einfache Transistorschaltungen nachbauen: mit Transistoren kann man elektrische Ströme verstärken, vor allen Dingen kann man mit Transtoren elektronische Informationen speichern und diese weiterverarbeiten. 12

13 Halbjahr 9.2 (Physik) : Wie funktioniert ein Computer? ++ + = ! Wie kann ein Handy die Ziffern der Telefonnummern speichern? Elektronisch gesehen bestehen die Zahlen dabei nur aus Nullen und Einsen, die 9 wird z. B. zu Wie kann mein Taschenrechner zwei Zahlen addieren? Die Bauteile, die man dazu benötigt sind aus Transistoren aufgebaut: Halbaddierer und Volladdierer. Wir lernen sie in einer Simulationssoftware kennen: Stückweise werden Zahlen addiert Bei einer Ampelschaltung können wir selbst steuern, wie lange die einzelnen Phasen dauern sollen. 13

14 Und was kommt danach? Neben den rein inhaltlichen Lernzielen will der Mit-Kurs Methoden einüben und vertiefen, die in den MINT-Fächern (Mathematik, Informatik, Physik, Biologie und Chemie) in der Oberstufe benötigt werden. Dazu zählen insbesondere: Das logische Begründen und Schlussfolgern, wie es insbesondere in den Naturwissenschaften Verwendung findet. Mehrschrittige Schlussfolgerungen und das Anwenden von Modellen können z. B. beim Verständnis des Transistors und dem Entwerfen von logischen Schaltungen (Halbjahr 9.2) oder beim Arbeiten mit Excel (Halbjahr 8.1) geübt werden. Der Umgang mit und das Aufstellen von Formeln, wie sie insbesondere in Mathematik und Physik Verwendung finden, begleitet den gesamten Kurs in den verschiedenen Anwendungen. Natürlich können die erworbenen Kenntnisse im Bereich des Programmierens im Fach Informatik (ab Stufe 10) weiterverwendet und vertieft werden. Es wird jedoch in der Oberstufe eine andere Programmiersprache verwendet, so dass auch Schüler/innen, die den Mit-Kurs nicht besucht haben, mit Informatik ab Klasse 10 einsteigen können. 14