Dateisysteme Beispielhafte Umsetzung des zentralen Informatikkonzepts "System" im Schulunterricht

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1 Notes on Educational Informatics Section B: Classroom Experiences 2 (1): 1 11, 2007 University of Education Ludwigsburg, Institute of Mathematics and Computer Science. Dateisysteme Beispielhafte Umsetzung des zentralen Informatikkonzepts "System" im Schulunterricht Dominik Milosevic und Markus Vogel University of Education Ludwigsburg Abstract. Im alltäglichen Leben wird es immer wichtiger, mit informatischen Inhalten vertraut zu sein. Entsprechend steigen die Ansprüche an den Schulunterricht, diese Inhalte zu vermitteln. In der Informatikdidaktik ist derzeit noch kein einheitliches didaktisches Konzept zu erkennen, welche Inhalte wie zu vermitteln sind. Ein Ansatz bietet die Strukturierung des Unterrichts nach zentralen Informatikkonzepten. In Zuge eines Seminars der Pädagogischen Hochschule Ludwigburg entstand eine Unterrichtseinheit zum zentralen Informatikkonzept System. Die hier vorgestellte Stunde bildet innerhalb dieser Unterrichtseinheit die vierte Stunde und ist eine schlüssige Fortsetzung der zuvor gehaltenen Stunden über Systeme allgemein, Computersysteme und Betriebssysteme. Im Anschluss folgt noch eine fünfte Stunde über Netzwerksysteme. Keywords: Informatikunterricht, zentrale Informatikkonzepte, fundamentale Ideen, Dateisysteme, Systeme. Contact: piksi@gmx.de, vogel02@ph-ludwigsburg.de 1. Einleitung Im alltäglichen Leben spielt informationstechnisches Grundwissen eine zunehmend wichtigere Rolle. Daraus erwächst für die Schule die Pflicht, die grundlegenden Inhalte zu vermitteln, will sie ihrem Anspruch, auf die Bewältigung künftiger Aufgaben des gesellschaftlichen Lebens vorzubereiten, gerecht werden. Ein Ansatz ist, von zentralen Informatikkonzepten ausgehend die unterrichtspraktische Umsetzung anzugehen und zu planen (vgl. Knöß 1989). In einer empirischen Untersuchung (vgl. Zendler & Spannagel 2007) haben sich zentrale Konzepte der Informatik herausgestellt. Unter den Gesichtspunkten Horizontalkriterium, Vertikalkriterium, Zeitkriterium und Sinnkriterium (nähere Erläuterung siehe Abschnitt 2.7; vgl. Schwill 1993, S. 5-8) beurteilt gingen aus einer bundesweiten Befragung von Informatikprofessoren die Informatikkonzepte Algorithmus, Computer, Problem, Datei, Information, System, Sprache und Programm in einem Ranking als zentral hervor. Aufgrund ihrer empirischen Fundierung bilden diese acht Konzepte eine tragfähige Grundlage, um eine Auswahl informatischer Unterrichtsinhalte zu legitimieren und eine Gliederung von informatikdidaktischen Unterrichtseinheiten zu begründen. Die Unterrichtseinheit, in welche diese Stunde eingegliedert wurde, befasst sich mit dem zentralen Informatikkonzept System. Die Unterrichtseinheit besteht aus fünf 1

2 Dominik Milosevic, Markus Vogel Stunden, die den Systembegriff in der Informatik von verschiedenen Seiten beleuchtet (Systembegriff allgemein, Computersystem, Betriebssystem, Dateisystem und Netzwerksystem). Diese Stunde ist die vierte der Unterrichtseinheit. Zur Beschreibung der Unterrichtseinheit wird das Unterrichtstemplate Educational Blueprint/Computer Science (EB/CS) (Zendler, Vogel & Spannagel 2006) verwendet, das besonderen Wert legt auf die Formulierung von Aufgaben im Sinne so genannter reichhaltiger Lernsituationen (Flewelling 2004) und auf die Einbindung informatischer Unterrichtseinheiten mit Bezug zu den Kriterien der zentralen Informatikkonzepte. 2. Die Unterrichtseinheit Dateisysteme 2.1 Kurzcharakterisierung Diese Stunde geht davon aus, dass die Schüler/Schülerinnen schon die grundlegenden Funktionen der Dateistrukturierung (z. B. copy, paste, rename, ) kennen und nutzen gelernt haben. Da diese Funktionen zudem häufig in der alltäglichen Computernutzung auftreten, ist begründet anzunehmen, dass solche grundlegenden Funktionen auch präsent sind. Daher wird in dieser Stunde mehr auf die theoretischen Grundlagen eingegangen. Im Laufe der Stunde werden die Schüler/Schülerinnen zum einen die Prinzipien der linearen sowie der hierarchischen Dateisysteme kennen lernen, zum anderen werden sich die Schüler/Schülerinnen mit den zwei gängigsten Dateisystemen FAT und NTFS auseinandersetzen. Die Schüler/Schülerinnen sollen über dies hinaus erkennen, dass ein Dateisystem und damit die hierarchische Strukturierung allen Programmen zugrunde liegen. 2.2 Unterrichtseinordnung Die Stunde wird im Rahmen der Unterrichtsreihe Das Systemkonzept in der Informatik gehalten. Vorausgegangen sind drei Stunden, die sich mit dem allgemeinen Systembegriff, dem Computersystem und dem Betriebssystem beschäftigt haben. Im Laufe dieser Stunden wurde eine Mindmap erstellt, in welcher die einzelnen Systeme in ihre Komponenten zerlegt abgebildet wurden. Es wurde speziell darauf geachtet, dass die erste Stunde nach der Einführung des Systembegriffs mit einem einfach zu begreifenden System gehalten wird dem Computersystem. Die in den folgenden Stunden vorgestellten Systeme stellen Subsysteme des vorangegangenen Systems dar. Lediglich das Netzwerksystem in der letzten Stunde bildet eine Ausnahme. In der 2

3 Dateisysteme Logik der genannten Gliederung wäre es eigentlich am Anfang gestanden das Computersystem kann als Subsystem des Netzwerksystems gesehen werden. Dagegen stand jedoch die Überlegung, dass die Komplexität eines Netzwerksystems als zu schwierig für einen Einstieg erachtet wurde. 2.3 Bildungsplanbezug Die Vermittlung der Grundlagen zu den hierarchischen Dateisystemen kann einen Beitrag dazu leisten, dass die Schüler/Schülerinnen der curricularen Forderung entsprechend lernen, Datenverarbeitungssysteme abzubilden und zu verstehen (vgl. z. B. MKJS 2004). Die Behandlung des Systemkonzeptes ist aufgrund der Reichweite seiner Bedeutung in der Informatik als ein zentrales Element der informationstechnologischen Grundbildung in der Schule zu betrachten. Wenn auch nicht explizit formuliert, dann findet sich das Informatikkonzept System doch implizit in den meisten curricularen Rahmenrichtlinien wieder. 2.4 Unterrichtsvoraussetzungen Allgemeine Unterrichtsvoraussetzungen Um die Stunde zielgerichtet durchführen zu können, benötigen die Schüler/Schülerinnen bereits eine gewisse Erfahrung im Umgang mit dem PC (Nutzung von Maus/Tastatur, Sicherheit im Umgang mit der Benutzeroberfläche von Windows etc.). Diese elementaren Grundfertigkeiten werden als gegeben vorausgesetzt. Spezielle Unterrichtsvoraussetzungen Die Internetrecherchen, die in dieser Stunde durchgeführt werden sollen, setzen für einen gewinnbringenden Einsatz voraus, dass die Schüler/Schülerinnen diese Form der Recherche nicht zum ersten Mal durchführen. Vorerfahrungen auf diesem Gebiet werden vorausgesetzt und sind in der Kalkulation der Unterrichtszeit mitberücksichtigt. In technischer Hinsicht wird vorausgesetzt, dass jede(r) Schüler/Schülerin an einem eigenen PC arbeitet. Hinsichtlich der Raumorganisation zieht dies nach sich, dass in dieser Stunde eine Trennung der Klasse in zwei Gruppen nötig wird und beide Gruppen auf zwei verschiedene Räume verteilt werden. 2.5 Lernzielspektrum Leitziel. Die Schüler/Schülerinnen wissen, was ein Dateisystem ist und wie man den hierarchischen Aufbau für die Strukturierung von Dateien nutzen kann. Zudem lernen die Schüler/Schülerinnen ein konkretes System-Beispiel aus der Informatik kennen. Kognitive Ziele. Die Schüler/Schülerinnen können die Elemente benennen, die das Dateisystem zu einem System machen. Anhand des Dateisystems wird ihnen einsichtig, was eine Hierarchie ausmacht und wie man sie zur sinnvollen Ordnung von Dateien auf einem Datenträger einsetzen kann. Mit FAT und NFTS lernen die Schüler/Schülerinnen zwei verschiedene Dateisysteme kennen, die auf den meisten PCs genutzt werden. 3

4 Dominik Milosevic, Markus Vogel Affektive Ziele. Die Schüler/Schülerinnen erfahren das hierarchische Ordnungsprinzip als eine mögliche Strukturierungshilfe für ihre Alltagsorganisation. Zudem werden die Schüler/Schülerinnen für die Weiterentwicklungen in der Informatik sensibilisiert selbst ein so simpel erscheinender Bereich wie das Dateisystem unterliegt der ständigen Weiterentwicklung. Pragmatische Ziele. Die Schüler/Schülerinnen lernen, die hierarchische Dateistrukturierung sinnvoll zu verwenden (z. B. sinnvolles, weil themengebundenes Abspeichern in Verzeichnissen) und im Bedarfsfall mit Hilfsmitteln (z.b. der Suchfunktion im Explorer) zu bearbeiten. 2.6 Sachanalyse Im Laufe der Stunde sind fünf Begriffe grundlegend: Betriebssystem, Dateisystem, hierarchische Struktur sowie die beiden Dateisysteme FAT und NTFS. Betriebssystem. Das Betriebssystem ermöglicht den Betrieb eines Computers. Dazu verwaltet es die Betriebsmittel des Computers, wie z. B. Speicher, Ein- und Ausgabegeräte und steuert die Ausführung von Programmen (vgl. Schneider/Werner 2001, S. 171ff). Es stellt Schnittstellen für Systemfunktionen bereit, die von Programmen genutzt werden können. Das Betriebssystem des Computers wird in einem Dateisystem (s. u.) gespeichert. Dateisystem. Das Dateisystem ist ein Ordnungs- und Zugriffssystem, in welchem die externen Daten eines Computers in Form von Dateien gespeichert sind. Die Zugriffsroutinen für Dateisysteme sind Teil des Betriebssystems. Dateien in einem Dateisystem sind durch einen Dateinamen und Attribute gekennzeichnet, die nähere Informationen über die Datei geben. Die Dateinamen werden in Verzeichnissen abgelegt. Alle Dateien (oder dateiähnlichen Objekte) sind so über eine eindeutige Adresse (Dateiname inkl. Pfad oder URL) innerhalb des Dateisystems aufrufbar. Der Name einer Datei und weitere Informationen, die den gespeicherten Daten zugeordnet sind, werden als Meta-Daten bezeichnet. Eine Datei ist eine Speicherfläche beliebiger Größe, die aus einem oder mehreren Clustern besteht. Jede Datei erhält außerdem eine Beschreibungsstruktur, welche die tatsächliche Größe, Referenzen auf die verwendeten Cluster und evtl. weitere Informationen wie Dateityp, Eigentümer, Zugriffsrechte enthalten kann. Da Verzeichnisse auch Speicherflächen sind, werden meist speziell gekennzeichnete Dateien als Verzeichnisse verwendet. Die erste Beschreibungsstruktur kann dabei das Ausgangsverzeichnis enthalten. Oft ist der erste Block für einen so genannter Bootblock (z. B. Master Boot Record) reserviert, der für das Hochfahren des Systems verwendet werden kann. Er ist nicht Teil des eigentlichen Dateisystems. Hierarchische Struktur. Frühe Dateisysteme (CP/M, Apple DOS, Commodore DOS) hatten nur ein einzelnes Verzeichnis, das dann Verweise auf alle Dateien des Mas- 4

5 Dateisysteme senspeichers enthielt. Mit wachsender Kapazität der Datenträger wurde es immer schwieriger, den Überblick über hunderte und tausende Dateien zu bewahren, deshalb wurde das Konzept der Unterverzeichnisse eingeführt. So wurde dieses eine Verzeichnis in den meisten modernen Dateisystemen zum Wurzelverzeichnis, das neben normalen Dateien auch Verweise auf weitere Verzeichnisse, die Unterverzeichnisse, enthalten. Auch diese dürfen wieder Unterverzeichnisse haben. So entsteht eine Verzeichnisstruktur, die oft als Verzeichnisbaum dargestellt wird. Das Festplattenlaufwerk C: unter Windows beinhaltet beispielsweise neben Dateien wie boot.ini und ntldr auch Verzeichnisse wie Programme, Dokumente und Einstellungen usw. Da sich eine Hierarchie von Verzeichnissen und Dateien ergibt, spricht man hier von hierarchischen Dateisystemen. Den Weg durch das Dateisystem, angegeben durch Verzeichnisnamen, die mit den Trennzeichen voneinander getrennt werden, nennt man Pfad. Das Dateisystem FAT. FAT16 ist ein Dateisystem, das 1983 zu FAT12 dazukam. Da FAT12 nur noch für Disketten verwendet wird, ist es fast in Vergessenheit geraten. Allgemein wird heute deshalb oft auch das FAT16 nur als FAT bezeichnet. Eine Weiterentwicklung erfolgte mit FAT32. FAT32 ist ein von Microsoft entwickeltes Dateisystem, das ab 1997 die Vorgängerversion FAT16 ergänzt hat. Partitionen kleiner als 512 MB werden nach wie vor mit FAT16 erzeugt, von 512 MB bis 2 GB hat man die Wahl, ab 2 GB wird FAT32 benutzt. Es wurde mit Windows 95 OSR2 (Service Release 2), auch als Windows 95B bezeichnet, eingeführt. Die Adressierung arbeitet mit 32 Bit, wovon 4 Bit reserviert sind, sodass 228 = Cluster adressiert werden können. FAT32 kann außerdem mit Windows 98, Windows 2000, Windows ME und Windows XP sowie anders als NTFS problemlos auch mit FreeDos, Enhanced DR-DOS und Linux verwendet werden. Da auch Macintosh-Computer darauf zugreifen können, bietet es sich als Dateisystem zum Austausch von Daten an. Da bis zu einer Partitionsgröße von 8 GB ein Cluster nur 4 KB groß ist (bei der Standardformatierung), werden diese kleinen und alten Platten verhältnismäßig besser ausgenutzt als mit FAT16, wo ein Cluster bis zu 32 KB belegt (unter Windows NT oder Windows 2000 FAT16-Clustergröße maximal 64 KB). Das Dateisystem NTFS. NTFS steht für New Technology File System und ist das Dateisystem von Windows NT, einschließlich seiner Nachfolger Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003 und Windows Vista. NTFS erbte viele Konzepte von IBMs Dateisystem HPFS, das in dem zusammen mit Microsoft entwickelten Betriebssystem OS/2 verwendet wurde. Im Vergleich zu FAT bietet NTFS u.a. einen gezielten Zugriffsschutz auf Dateiebene durch vollständige Unterstützung von Zugriffskontrolllisten. Aus Sicht des Dateisystems ist alles Teil einer Datei, auch die Informationen des Systems. Die Hauptdatei ist die MFT (Master File Table). In dieser Datei befinden sich die Einträge, welche Blöcke zu welcher Datei gehören, die Zugriffsberechtigungen und die Attribute. Jede Eigenschaft einer Datei ist unter NTFS ein Attribut, auch der eigentliche Dateiinhalt. Sehr kleine Dateien und Verzeichnisse werden in der MFT direkt abgespeichert. Größere Dateien werden dann als Attribut in einem Datenlauf gespeichert. Beim Formatieren der Festplatte wird für die MFT ein fester Platz reserviert, der nicht von anderen Dateien belegt werden kann. Wenn dieser voll ist, beginnt das Dateisystem freien Speicher vom Datenträ- 5

6 Dominik Milosevic, Markus Vogel ger zu benutzen, wodurch es zu einer Fragmentierung der MFT kommen kann. Beim Speichern von Meta-Daten wird ein Journal geführt. Das bedeutet, dass eine geplante Aktion zuerst in das Journal geschrieben wird. Dann wird der eigentliche Schreibzugriff auf die Daten ausgeführt und abschließend wird das Journal aktualisiert. Wenn ein Schreibzugriff nicht vollständig beendet wird, zum Beispiel wegen eines Stromausfalls, muss das Dateisystem nur die Änderungen im Journal zurücknehmen und befindet sich anschließend wieder in einem konsistenten Zustand. 2.7 Didaktische Anbindung und Eingrenzung Bezug zu den Kriterien für zentrale Informatikkonzepte Horizontalkriterium. Das Horizontalkriterium besagt, dass das Konzept möglichst breit in der Informatik Verwendung findet. Dies ist bei dem Systemkonzept gegeben. Das Konzept des Dateisystems findet in vielen Teilgebieten der Informatik seine Anwendung: In der praktischen Informatik (z.b. Betriebssystem, Datenstruktur, Programmierverfahren), der angewandten Informatik (z.b. verschiedene Informationssysteme, Datenbanksysteme) und in der technischen Informatik (z.b. Rechnerarchitektur, Netzwerksysteme). Vertikalkriterium. Das Vertikalkriterium fordert, dass ein zentrales Informatikkonzept auf jedem intellektuellem Niveau (in der Primarstufe, in der Sekundarstufe und im Studium) aufgezeigt und vermittelt werden kann. Das Beispiel des Dateisystems kann diesem Kriterium genügen je nachdem, wie tief man in die Thematik einsteigen will. In der Primarstufe lässt sich dies durch die einfache Arbeit mit z.b. dem Explorer bewerkstelligen. Weitergehend lassen sich Dateisysteme anschließend in der Sekundarstufe/dem Studium vertiefen ein Beispiel hierfür wäre die Arbeit mit Datenbanksystemen. Zeitkriterium. Mit dem Zeitkriterium wird gefordert, dass das Konzept in der Entwicklung der Informatik sehr langfristig eine wichtige Rolle gespielt hat oder voraussichtlich noch spielen wird. Dieses Kriterium ist beim Dateisystem ebenso wie beim Systembegriff an sich erfüllt: Bereits die Arbeit mit Lochkarten in den 50er Jahren beinhaltete gezwungenermaßen ein Dateisystem das lineare Dateisystem. Mit der immer größer werdenden Menge an zu bearbeitenden Daten und der damit wachsenden Anzahl von Dateien wird das Dateisystem eine immer wichtigere Rolle spielen, da die Organisation dieser Dateien immer aufwändiger wird. Sinnkriterium. Das Sinnkriterium besagt, dass ein zentrales Informatikkonzept auch in der Alltagswelt eine möglichst wichtige Rolle spielen sollte. Der Systembegriff lässt sich in der realen Welt in beliebiger Vielfalt und mit beliebigem Umfang anwenden sei es die Familie als System, oder der Arbeitsplatz oder in anderen Wissenschaften wie der Biologie, wo z.b. Ökosysteme thematisiert werden. Das Dateisystem an sich spielt eine große Rolle, da der Computer in der Alltagswelt immer wichtiger wird und damit auch das Dateisystem, ohne das kein Computer auskommt. Jede Arbeit mit Daten verschiedenster Art beinhaltet eine Arbeit mit Dateisystemen viele Daten und Informationen werden in Form von Dateien in Dateisystemen repräsentiert. 6

7 Dateisysteme Didaktische Reduktion Das Betriebssystem wird in der Stunde als Thema eher eine untergeordnete Rolle spielen. Jedoch muss es angesprochen werden, da Dateisysteme unumgänglich mit Betriebssystemen verwoben sind. Das hierarchische Dateisystem wird in der Stunde behandelt, da heute alle Dateisysteme auf dem hierarchischen Prinzip basieren. Die beiden Systeme FAT und NTFS werden in der Stunde vorgestellt, da sie die momentan in PCs durch Windows 95, 2000 und XP am weitesten verbreiteten Dateisysteme sind. Dabei wird jedoch nicht genau auf den Aufbau von z.b. den Attributen innerhalb der Erkennungsdatei eingegangen die beiden Dateisysteme werden lediglich skizziert. Zudem zeigen die Unterschiede zwischen FAT und NTFS die Weiterentwicklung im Bereich der Dateisysteme auf. 2.8 Methodische Analyse Unterrichtsaufbau Durch die Stundeneingangsfragestellung (Schulnotenproblem) wird den Schülern/Schülerinnen gleich zu Stundenbeginn eine praktische Anwendung der Verzeichnisstruktur eines hierarchischen Dateisystems vorgestellt. Die Schüler/Schülerinnen werden hier direkt auf das Problem gestoßen. Sie setzen sich in Zweiergruppen mit den praktischen Möglichkeiten eines vertrauten hierarchischen Dateisystems auseinander. Anschließend sollen sich die Schüler/Schülerinnen mit der geschichtlichen Entwicklung der Dateisysteme beschäftigen sie behandeln die linearen und die hierarchischen Dateisysteme im Allgemeinen. Dazu führen sie selbständig eine Internetrecherche durch. Dies soll eine zusätzliche Übung sein, sich gezielt Informationen im Internet zu verschaffen. In der anschließenden Diskussion soll geklärt werden, inwiefern diese Entwicklung mit dem Schulnotenproblem zusammenhängt. Die anschließende Aufgabe, sich alleine entweder über FAT oder NTFS zu informieren, wird durch einen Input in Form zweier Texte ermöglicht. Dabei spielen die genauen Daten keine große Rolle, die Schüler/Schülerinnen sollen die wesentlichen Unterschiede zwischen den beiden Systemen verstanden haben und die Entwicklung in diesem Bereich erkennen. Zum Abgleich der Ergebnisse werden nach dieser Phase anhand von Schülermeldungen die beiden Dateisysteme an der Tafel skizziert. Am Ende der Stunde wird wieder der Bogen zum übergestellten Thema System gespannt, indem der allgemeine Systembegriff auf das Dateisystem angewendet 7

8 Dominik Milosevic, Markus Vogel wird. Dazu wird die bereits vorhandene Mindmap der vorherigen Stunden ergänzt. Gemeinsam mit den Schülern/Schülerinnen werden die Komponenten und Subsysteme (der Dateisysteme) bestimmt und in die Mindmap eingetragen. Auswahl der Aufgaben und methodische Aufbereitung Die Eingangsaufgabe stellt insofern eine reichhaltige Lernsituation dar, als dass die Schüler/Schülerinnen sich selbständig über die Organisation der Schulnoten Gedanken machen sollen. Sie stoßen dabei auf Probleme (z.b. gleiche Namen) und müssen Lösungen für diese finden. Der anschließende Teil der Stunde kann von den Schülern/Schülerinnen sehr frei gestaltet werden die Schüler/Schülerinnen erhalten lediglich die Aufgabe, sich über die wichtigsten Grundlagen über die beiden Dateisystemstrukturen im Internet zu informieren und anschließend ihrem Tischnachbarn diese Informationen weiterzugeben. Hier üben die Schüler/Schülerinnen zum einen das selbstständige Arbeiten, zum anderen wird die Sozialkompetenz bei der Vermittlungsphase weiter ausgeprägt. Die Aufgabe, sich über die beiden Dateisysteme FAT oder NTFS mit einem Text zu informieren, ist sehr eng gesteckt, um die Grundlagen über diese Dateisysteme zu vermitteln. Das Ende der Stunde dient als Brücke zum Thema der Unterrichtsreihe das Systemkonzept. Dabei sollen sich die Schüler/Schülerinnen im Unterrichtsgespräch Gedanken machen, inwiefern nun ein Dateisystem ein System ist und wie die Elemente eines Systems in einem Dateisystem repräsentiert werden. Anschließend findet durch die Mindmap eine Verknüpfung zu den anderen Unterrichtseinheiten statt. Sozialformen und Handlungsmuster Für das Thema Dateisystem setzt man stark auf Kooperationsfähigkeiten, da dies ein Thema ist, dass sich die Schüler/Schülerinnen selber erarbeiten können und z. B. durch die Aufgabe, die Merkmale zwischen linearen und hierarchischen Dateisystemen herauszuarbeiten, den Partner über eine unbekannte Sache aufzuklären. Durch die Partnerarbeit wird auch das freie Sprechen gelernt, das später bei Vorstellungsgesprächen in 1:1-Kommunikationen auftritt. Die Partnerarbeit steht aus diesen Gründen als Sozialform im Mittelpunkt dieser Unterrichtsstunde. In der Phase der selbständigen inhaltlichen Erarbeitung von verschiedenen Dateisystemen arbeiten die Schüler/Schülerinnen zunächst in Einzelarbeit. Auf diese Weise wird ihre Fähigkeit zum sinnentnehmenden Lesen und zur verständlichen Informationsaufbereitung für andere geschult. Im Unterrichtsgespräch werden wesentliche inhaltliche Aspekte zusammengefasst und pointiert dargestellt. Eingesetzte Medien Zuerst wird selbstverständlich der Computer eingesetzt, mit Hilfe eines Beamers werden wichtige Sequenzen (z.b. grafische Darstellung von hierarchischen Datei- 8

9 Dateisysteme systemen) auf eine Leinwand projiziert. Des Weiteren wird der Videodidakt eingesetzt, um bei entsprechenden Phasen die ganze Aufmerksamkeit der Schüler/Schülerinnen (z.b. durch Schwarzschalten des Monitors) gewonnen wird. Weiter bekommen die Schüler/Schülerinnen einen Lesetext über die gängigen Dateistrukturen FAT und NTFS. 2.9 Übersicht über den Unterrichtsverlauf Einstieg (10 min, PA) Die Schüler/Schülerinnen werden mit folgendem Eingangsproblem konfrontiert: Die Schulnoten der Schüler/Schülerinnen sollen elektronisch erfasst werden. Dabei gilt es, ein Sortiersystem anzulegen, da alle Dateien in einem Verzeichnis sehr unübersichtlich sind. Die Schüler/Schülerinnen sollen sich überlegen, wie man dieses Problem angehen könnte und selbständig mögliche Sortierungsmöglichkeiten erstellen. Besprechung verschiedener Vorschläge (5 min, UG) Die Schüler/Schülerinnen stellen verschiedene Lösungsvorschläge vor. Bei der Besprechung wird zudem angesprochen, welche Grundlagen nötig sind, damit man die Dateien überhaupt in irgendeiner Form sortieren kann. Schüler/Schülerinnen informieren sich über Dateisysteme (30 min, EA) Die Schüler/Schülerinnen finden sich in Zweiergruppen zusammen. Jeder informiert sich entweder über hierarchische Dateisysteme oder lineare Dateisysteme mit den vorgegebenen Internetlinks. Anschließend stellen sich die Schüler/Schülerinnen die beiden Systeme gegenseitig vor. Schüler/Schülerinnen erklären sich gegenseitig Dateisysteme (15 min, UG) In der Klasse werden die wesentlichen Grundlagen nochmals angesprochen und in Stichworten an der Tafel zusammengefasst. Die Schüler/Schülerinnen gleichen ihre Ergebnisse mit der Tafel ab. Durcharbeiten der NTFS oder FAT-Texte (15min, EA) Nun erhalten die Schüler/Schülerinnen in denselben Zweiergruppen 2 Texte über NTFS und FAT. Der (die) eine Schüler(in) liest den Text über NTFS, der (die) andere Schüler(in) über FAT. Jeder schreibt sich die wichtigen Merkmale heraus, um sie später dem Partner zu erklären. (PA) Zusammenfassung der Inhalte mit der gesamten Klasse (5 min, UG) Die wesentlichen Inhalte werden in der Klasse besprochen. Hier werden die eigenen Aufschriebe ergänzt mit den wesentlichen Bestandteilen, so dass nachher alle Schüler/Schülerinnen auf dem gleichen Stand sein können. 9

10 Dominik Milosevic, Markus Vogel Bezug zum Begriff System (10 min, UG) Es wird der Bogen zu dem Überbegriff System gespannt. Mit der Programm Free- Mind, das als Freeware im Internet zur Verfügung steht, wird die Mindmap mit den einzelnen Komponenten eines Dateisystems ergänzt Anlagen zum Unterrichtsentwurf Literaturangaben zum Unterrichtsentwurf MKJS Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg (Hrsg.). (2004). Bildungsplan für die Realschule. Ditzingen: Philipp Reclam Jun., Graph. Betrieb GmbH. Schneider, U. & Werner, D. (2001). Taschenbuch der Informatik. Leipzig: Carl Hanser Verlag. Internetlinks zum Unterrichtsentwurf Stand: Stand: Arbeitsblatt zum Unterrichtsentwurf Texte (NTFS, FAT): - Stand: Stand: Weitere Internetquellen für die Recherche: - Stand: Stand: Diskussion Der Stundenaufbau erwies sich insgesamt als zu theoretisch die praktische Komponente kam wesentlich zu kurz. Außer der Phase am Anfang der Stunde, in der die Schüler/Schülerinnen über eine mögliche Strukturierungsmöglichkeit der Notenblätter nachdenken mussten, wurde zu wenig kreative Leistung von den Schülern/Schülerinnen abverlangt. Dies hing jedoch auch damit zusammen, dass das Thema schon in der 8. Klasse mehr praxisbezogen behandelt wurde und dieser Inhalt für die Stunde nicht mehr als altersangemessen betrachtet wurde. So wurde dies eine eher theoretische Stunde, in der das Textverständnis der Schüler/Schülerinnen sowie die Fähigkeit, selbstständig im Internet zu recherchieren, gefordert und geübt wurden. 10

11 Dateisysteme Zudem zeigte sich, dass die Schüler/Schülerinnen länger für die Internetrecherche benötigten als ursprünglich eingeplant. Hier müssten die Quellen wohl eingeschränkt werden, damit in den vorgegebenen 30 Minuten von den meisten Schülern/Schülerinnen mehr oder weniger vollständige Ergebnisse erwartet werden können. Danksagung Wir danken Herrn Thomas Reuter für abschließende redaktionelle Überarbeitungen. 4. Literatur Flewelling, G. (2004). Reichhaltige Lernsituationen eine Einführung. mathematik lehren 126, Knöß, P. (1989). Fundamentale Ideen der Informatik im Mathematikunterricht: grundsätzliche Überlegungen und Beispiele für die Primarstufe. Wiesbaden: Deutscher Universitäts-Verlag. Schwill, A. (1993). Fundamentale Ideen der Informatik. Abrufbar unter: (Stand: ) 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), Zendler, A. & Spannagel, C. (2007). Empirical foundation of central concepts for computer science education. Journal on Educational Resources in Computing (in review) 11