Informatik /19. Informatik. Klassenstufe 7 Koritnik

Transkript

1 Informatik Klassenstufe 7 Koritnik

2 Notengebung 1. Notengebung: 1. Schriftlich zu mündlich 60:40 2. Anzahl Klassenarbeiten 0 3. Anzahl Test: bis zu 3 4. Alle schriftlichen Arbeiten werden angekündigt 5. Eine GFS ist möglich

3 Verhaltensregeln im PC Raum Siehe Aushang

4 Inhalte Wir werden uns in diesem Halbjahr im Fach Informatik mit folgenden Themen beschäftigen: 0. Einführung in unser Onlinesystem 1. Daten und Codierung 2. Algorithmen 3. Einführung in die visuelle Programmierung mit Scratch 4. Optional: Rechner und Netze

5 0. Zugang zu unseren Systemen 1. Bitte überprüfe ob du dich an den PCs im Informatikraum anmelden kannst, falls nicht melde dich direkt bei mir. 2. Du erhältst ein Blatt mit Zugangsdaten zu unserer Onlineplattform: a. Versuche die Plattform aufzurufen (verwende am besten den Chrome Browser) b. Melde dich mit den Daten an und ändere dein Kennwort in ein sicheres und gehe mit diesem sorgsam um. Sollte es Probleme geben melde dich bitte bei mir. c. Fülle das Blatt mit der Nutzungsvereinbarung und der Datenschutzerklärung aus, unterschreibe es selbst und lass es auch von deinen Eltern unterschreiben. Bringe das unterschriebene Blatt bitte in der nächsten Stunde wieder mit.

6 Geplanter Stundenablauf: 1. Ihr werdet in 6 Gruppen eingeteilt, jeweils 2 Gruppenarbeiten an der gleichen Aufgabe. Jede Gruppe bekommt zunächst eine Nachricht. 2. Stellt in einem ersten Schritt Vermutungen zu eurer Nachricht an. Was könnte sie bedeuten? Was fällt euch an ihr auf? 3. Im Anschluss erhaltet ihr zu eurer Nachricht ein Arbeitsblatt. Arbeitet dieses in den Gruppen durch und erstellt anstatt einem Plakat eine Präsentation auf unserer Cloudplattform. Ihr habt hierzu ca. 50 Minuten Zeit. Ihr findet eine Vorlage hierzu in unserem neuen virtuellen Klassenraum. Außerdem findet ihr hier auch die Links, die auf den Arbeitsblättern zu finden sind. 4. Bonusaufgabe: erstellt ein Quiz mit euren Codierungen für den Rest der Klasse auf Forms. Auf geht`s!

7 Beispiele für Codierungen Blindenschrift: ift QR-Code: /kurz-erklaertwas-sindeigentlich-qrcodes_aid_ html Morsezeichen: /wiki/morsezeichen

8 Buchstabe Code A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z Tabelle zum Codieren Morsecode: Die Morsezeichen, manchmal auch Morsealphabet oder Morsecode genannt, sind ein Zeichensatz zur Übermittlung von Buchstaben, Zahlen und übrigen Zeichen. Dabei wird ein konstantes Signal ein- und ausgeschaltet. Es besteht aus drei Symbolen: kurzes Signal, langes Signal und Pause. Darstellung in der Tabelle: Kurzes Signal: (.) Langes Signal: (_) Pause: ( )

9 T M N O G K D CH Ö Q Z Y C X B Morsecode: Die Tabelle links ist zum decodieren von Morsezeichen. Warum ist Sie so dargestellt und nicht wie die Tabelle zum Codieren? E A I W R U S J P Ä L Ü F V H Tabelle zum Decodieren

10 Blindenschrift: Bei der hier dargestellten Art handelt es sich um die Braille Schrift, benannt nach ihrem Erfinder Louis Braille. Es ist eine sogenannte Punktschrift, d.h. die Buchstaben werden in einem Punkte-Raster nachbildet oder in einen Code übersetzt.

11 Wie ist die Blindenschrift aufgebaut?

12 Die 6-Punkt Brailleschrift besteht aus 6 Punkten jeweils 3- Pärchen übereinander angeordnet. Warum besteht die Brailleschrift nicht aus mehr oder weniger Punkten? Wie viele unterschiedliche Zeichen kann man mit 2-, 3-, 4-, 5-, usw. Punktfeldern darstellen?

13 Wie viele unterschiedliche Zeichen kann man mit 2-, 3-, 4-, 5-, usw. Punktfeldern darstellen? Mit Vierpunktfeldern könnte man 2*2*2*2=16 unterschiedliche Zeichen darstellen, da an jeder Stelle der Punkt entweder spürbar oder nicht ist. Da das Alphabet 26 Buchstaben hat, reichen diese nicht aus. Fünfpunktfelder hätten für 32 Zeichen ausgereicht. Mit 2 sind es 4, mit 3 sind es 8, mit 4 sind es 16, mit 5 sind es 32, usw. Allgemein gilt: haben wir ein n-punktfeld, so gibt es 2 n (2 hoch n) Möglichkeiten es zu belegen.

14 n / Anz. Punkte

15 Der QR-Code besteht aus einer quadratischen Matrix aus schwarzen und weißen Quadraten, die die kodierten Daten binär darstellen. Eine spezielle Markierung in drei der vier Ecken des Quadrats gibt die Orientierung vor. Die Daten im QR-Code sind durch einen fehlerkorrigierenden Code geschützt. Dadurch wird der Verlust von bis zu 30 % des Codes toleriert, d. h., er kann auch dann noch dekodiert werden. (Quelle: )

16 Ablauf : 1. Besprechung Arbeitsblatt Eiercode und EAN Wie funktioniert ein Barcode? 3. Begriffsklärungen: Information, Daten, Code, Codierung und Decodierung 4. Einführung Binärsystem 5. Wissensüberprüfung shell#formid=f6mwfyygzkabbhd91wh_apd9cvebrcdag2dcr6sxghhuoui4me FMVVlXM0lPNkVRQVlNSzFCVk9RSy4u 6. Textcodierung ASCII

17 Weitere Übungen zu Daten und Codierungen. Bearbeitet das neu Arbeitsblatt mit Barcodes und Eiercodes. Erste/Video?bcastId=1430&documentId= (Wissen macht Ah! Strichcode erklärt. Minute 01:25 06:33)

18 Um von Maschinen weiterverarbeitet werden zu können, müssen Informationen in digitale Daten umgewandelt werden. Informationsverarbeitende Systeme (z.b. Computer) verarbeiten nur Daten. Der Nutzer, also wir, müssen entscheiden, ob die Daten für uns Informationen sind oder nicht. Um ein besseres Verständnis für die Vorgänge bei der Daten bzw. Informationsverarbeitung zu bekommen bestimmen wir die folgenden Begriffe: 1. Information 2. Daten 3. Code, Codierung und Decodierung

19 1. Information: Der Begriff der Information ist schwer zu Fassen. Der Schülerduden Informatik versucht durch verschiedene Aussagen, Information greifbarer zu machen: Information: wird dargestellt (durch Signale, Zeichen, Nachrichten, Sprache,...), wird verarbeitet und hat Eigenschaften, z.b. benötigt sie keinen fixierten Träger, unterliegt keinem Alterungsprozess, ist fast beliebig kombinierbar und lässt sich stark komprimieren. (Quelle: Schülerduden Informatik, Hrsg. Redaktion Schule und Lernen, 2003, 4. Aufl., S 222.f)

20 1. Information: Als vereinfachte Beschreibung des Informationsbegriffes liefert der Schülerduden: Information umfasst eine Nachricht zusammen mit ihrer Bedeutung für den Empfänger. Diese Bedeutung kann darin bestehen, dass ein Mensch der Nachricht einen Sinn gibt, sie kann indirekt aus der Art der weiteren Verarbeitung der Nachricht geschlossen werden, oder man kann sie aus der Nachricht selbst erschließen. Als Maß für die Information einer Nachricht kann man die Länge des kürzesten Textes wählen, der zu ihrer Beschreibung notwendig ist (Beschreibungskomplexität). (Quelle: Schülerduden Informatik, Hrsg. Redaktion Schule und Lernen, 2003, 4. Aufl., S 222.f)

21 2. Daten (Einzahl: Datum): Unter Daten versteht man im Allgemeinen Angaben, (Zahlen-)Werte oder formulierbare Befunde, die durch Messung, Beobachtung u. a. gewonnen wurden. In der Umgangssprache versteht man darunter Gegebenheiten, Tatsachen, Ereignisse. Für die Datenverarbeitung und Informatik werden Daten als Zeichen (oder Symbole) definiert, die Informationen darstellen und die dem Zweck der Verarbeitung dienen Es gibt keine einheitliche Definition des Datenbegriffs. (Quelle: )

22 3. Code: Computer basieren auf einer digitalen Codierung von Daten, die man als Folge von Nullen und Einsen darstellen kann (Binärcode). Allgemein ist ein Code in der Informatik dabei eine Abbildungsvorschrift, die jedem Zeichen eines Zeichenvorrats (Urbildmenge) eindeutig ein Zeichen oder eine Zeichenfolge aus einem möglicherweise auch anderen Zeichenvorrat (Bildmenge) zuordnet 1. Wird einem Zeichen der Urbildmenge ein Zeichen der Bildmenge zugeordnet, spricht man von Codierung. Der umgekehrte Vorgang wird Decodierung genannt. Bei der Bearbeitung der Aufgaben mit der Blindenschrift, dem Morse- und den QR- Codes habt ihr bereits codiert und decodiert. ( 1 Quelle: Schülerduden Informatik, Hrsg. Redaktion Schule und Lernen, 2003, 4. Aufl., S. 88)

23 Das Binärsystem: Ein Computer codiert alle Daten digital mit einer folge von Nullen und Einsen, da es technisch am einfachsten realisierbar ist. Ganz grob vereinfacht gibt es auf einer CPU (Prozessor) Millionen von Schaltungen, die entweder den Zustand Strom-AN (1) oder Strom-AUS (0) haben können. Wir werden uns jetzt mit dem Binär- oder auch Zweiersystem gennant beschäftigen: Nimm dir zunächst jeweils ein Set aus den Punktekarten und das dazugehörige Arbeitsblatt. Lege die Karten, wie auf dem AB beschrieben vor dich und löse die Aufgaben.

24 Das Binärsystem: Wie gehen wir bei der Umwandlung vor? 1. Von Binär nach Dezimal: Wir addieren alle Zweierpotenzen, an denen eine 1 steht: Also z.b. bei b (das b steht als Hinweis für binär) dezimal er Potenzen Binär 1*256 0*128 0*64 1*32 1*16 1*8 0*4 1*2 0*1 = 314d

25 Das Binärsystem: Wie gehen wir bei der Umwandlung vor? 2. Von Dezimal nach binär: Beispiel die Zahl 314 soll vom Dezimal ins Binärsystem umgewandelt werden. Schritt 1: Suche die größte Zweierpotenz, die in die Zahl 314 passt: 256 (Schreibe 1*256) Schritt 2: Berechne den Rest: = 58 Schritt 3: Suche nach der größten Zweierpotenz, die in die Zahl 58 passt: 32 (128 und 64 passen nicht, also schreiben wir: + 0* *64 + 1*32) Schritt 4: Berechne den Test: = 26 Schritt 5: Suche nach der größten Zweierpotenz, die in die Zahl 26 passt: 16 (Schreibe: + 1*16) Schritt 6: Berechne den Rest: = 10 usw. Ihr erhaltet: 314d = 1* * *64 + 1*32 + 1*16 + 1*8 + 0*4 + 1*2 + 0*1 Die Einsen und Nullen werden für die Binärschreibweise übernommen: b

26 Zusammenfassung Zahlensysteme (10er und 2er): Dezimalsystem Zehnersystem: M HT ZT T H Z E * * * * * * *10 0

27 Zusammenfassung Zahlensysteme (10er und 2er): Binärsystem Zweiersystem: * * * * * * *2 0

28 Zusammenfassung Zahlensysteme (10er und 2er): Im Zweisystem ist die Basis die 2 im Zehnersystem die Basis die 10, diese wird jeweils unten notiert, die hochgestellte Zahl wird Potenz genannt: Basis Potenz Potenz 2 n Basis 10 n Potenz Basis Zum Ausprobieren:

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30 Textcodierung: Der American Standard Code for Information Interchange (ASCII-Code) ist eine 7-Bit- Zeichencodierung. Codiert werden die Zeichen des lateinischen Alphabetes in Großund Kleinschreibung, die arabischen Ziffern, sowie einige Interpunktionszeichen und Sonderzeichen. Außerdem werden nicht druckbare Steuerzeichen wie Zeilenvorschub oder Tabulator codiert. Das führende 8. Bit wird für den eigentlichen ASCII-Code nicht gebraucht und könnte als Paritätsbit für Fehlererkennung verwendet werden. Allerdings wird es heute hauptsächlich zur Erweiterung auf einen 8-Bit-Code verwendet, um sprachspezifische Zeichen (wie z.b. in der deutschen Sprache die Umlaute oder ß) codieren zu können.

31 Textcodierung: Größenangaben (1 Byte = 8 Bit Dabei entspricht 1 Bit einer 1 oder 0 in einer 0-1-Folge.) 1 KB (Kilobyte) = 1000 Byte 1 MB (Megabyte) = 1000 KB = 10 6 Byte 1 GB (Gigabyte) = 1000 MB = 10 9 Byte 1 TB (Terabyte) = 1000 GB = Byte (weitere Vorsätze: Peta, Exa, Zetta, Yotta) In der Datenverarbeitung werden diese Bezeichnungen auch für Datenmengen verwendet, aber oft anders interpretiert. Dabei steht Kilobyte für 210 Byte, Megabyte für 220 Byte, usw. Bei höheren Werten weicht der Wert dabei schon stark ab.

32 Textcodierung: Größenangaben (1 Byte = 8 Bit Dabei entspricht 1 Bit einer 1 oder 0 in einer 0-1-Folge.) 1 KB (Kilobyte) = 1000 Byte 1 MB (Megabyte) = 1000 KB = 10 6 Byte 1 GB (Gigabyte) = 1000 MB = 10 9 Byte 1 TB (Terabyte) = 1000 GB = Byte (weitere Vorsätze: Peta, Exa, Zetta, Yotta) In der Datenverarbeitung werden diese Bezeichnungen auch für Datenmengen verwendet, aber oft anders interpretiert. Dabei steht Kilobyte für 210 Byte, Megabyte für 220 Byte, usw. Bei höheren Werten weicht der Wert dabei schon stark ab.

33 Bildcodierung Um ein Bild in digitaler Form darzustellen, kann man es mit einem Raster überziehen und so in einzelne Bildpunkte (Pixel von Picture element) zerlegen. Jedes Pixel erhält genau einen Farbwert zugeordnet (In unserem Beispiel verwenden wir der Einfachheit halber nur schwarz und weiß). Das Gesamtbild wird also durch eine Menge von kleinen, einfarbigen Bildpunkten dargestellt. Die Farbwerte der einzelnen Pixel werden in einer Bilddatei durch entsprechende Bitmuster beschrieben. Eine solche Darstellung wird deshalb auch BitMap genannt. Ist die Rasterung fein genug und stehen auch genügend verschiedene Farbwerte zur Verfügung, nimmt das Auge das Rasterbild in der selben Weise wahr wie das Original.