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Die Erfindung des Computers – Zuses Z3

Unterrichtseinheit

Vor 100 Jahren – am 22. Juni 1910 – wurde Konrad Zuse geboren. Das Zuse-Jahr 2010 soll dieses Jubiläum gebührend ehren. In dieser Unterrichtseinheit erhalten Schülerinnen und Schüler Einblicke in die Erfindung des Computers durch Konrad Zuse und in die Funktionsweise seines ersten Rechners - den Z3.Was sind Dualzahlen und warum rechnen Computer mit ihnen? Wie funktioniert binäre Logik und was sind logische Gatter? Wie arbeitete Konrad Zuses Z3? Die Antworten auf diese Fragen können Schülerinnen und Schüler mit einer zum Zuse-Jahr 2010 entwickelten Lernumgebung finden. Die dynamischen Arbeitsblätter enthalten interaktive Übungen und Veranschaulichungen, die mit LogiFlash erstellt wurden. Dieser Logiksimulator für die Darstellung von digitalen Schaltungen wurde am Lehrstuhl für Technische Informatik der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main entwickelt und steht kostenfrei zur Verfügung. Würdigung der Leistung Konrad Zuses Die hier vorgestellte Lernumgebung kann im Rahmen des Lehrplans genutzt werden. Konzipiert wurde sie vom Autor aber insbesondere zur Würdigung von Konrad Zuse (1910-1995) im Zuse-Jahr 2010. Hier bietet sich ihr Einsatz im Rahmen eingeschobener Unterrichtsstunden an (eine Doppelstunde sollte reichen). Im Verlauf des Unterrichtsgesprächs kann ferner auf die Begriffe Verarbeitungsbreite (Bit) und Speichergröße (Bit und Byte) eingegangen werden. Einführung der Lernumgebung per Beamer Schülerinnen und Schüler der Klasse 7 sind den Einsatz interaktiver Arbeitsblätter oft noch nicht gewohnt. Daher sollte der Umgang damit zunächst von der Lehrperson per Beamer gezeigt werden. Insbesondere der Umgang mit den interaktiven LogiFlash-Simulationen kann so demonstriert werden. Hinweise zu den Übungen Ein Hinweis auf die Notwendigkeit einer korrekten Zahleneingabe bei den Übungen führt zu erhöhter Konzentration und damit zu weniger Frusterlebnissen. Diese entstehen, wenn Fragen inhaltlich richtig, aber formal fehlerhaft (zum Beispiel durch Leerstellen) in die Arbeitsblätter eingegeben werden. Die Angaben werden dann als falsch bewertet. Auch Partnerarbeiten zwischen Schülerinnen und Schülern mit guten Deutschkenntnissen und Lernenden, denen die deutsche Sprache schwer fällt (Integrationskinder), kann zur Vermeidung von Frusterlebnissen beitragen. Aufbau und Inhalte der Lernumgebung Die Themen der Lernumgebung werden kurz vorgestellt. Screenshots zeigen Ausschnitte aus den interaktiven Übungen. Green IT Von der Erfindung des Computers kann ein Bogen geschlagen werden zum heutigen rasanten Wachstum der Datenströme im Internet, die einen signifikanten Beitrag zum Kohlenstoffdioxidausstoß leisten werden, wenn die Energieeffizienz der heutigen Technologie nicht stark verbessert wird. "Green IT" ist das Schlagwort. Computer Gestern - Heute - Morgen: "Green IT" In Zeiten drastisch wachsender Datenströme muss die Nutzung von Informations- und Kommunikationstechnologie umwelt- und ressourcenschonend gestaltet werden. Die Schülerinnen und Schüler sollen im Lernbereich "Computer verstehen: Daten und Strukturen" den grundlegenden Aufbau eines Computers kennen (Hardware, Prozessor, Bus, Speicher). das Blockschaltbild eines Computers verstehen. das Prinzip "Eingabe - Verarbeitung - Ausgabe" verstehen. die Auswirkungen der Rechentechnik aus historischer Sicht bewerten. ein Modell für Informatiksysteme kennenlernen. im Wahlpflichtbereich "Computer Gestern - Heute - Morgen" die Leistung eines Rechners anhand verschiedener Kriterien beurteilen können. die Lernumgebung für das Fach Mathematik zur Prüfungsvorbereitung zum Thema Stellenwertsysteme (Klasse 10) nutzen. Thema Die Erfindung des Computers - Zuses Z3 Autor Jens Tiburski Fächer Informatik, Mathematik (Stellenwertsysteme) Zielgruppe ab Klasse 7 (Informatik), Klasse 10 (Mathematik) Zeitraum 1-2 Stunden Technische Voraussetzungen Computer in ausreichender Zahl (Einzel- oder Partnerarbeit); aktiviertes Java-Script, Flash Player Zuerst werden die Schülerinnen und Schüler darauf aufmerksam gemacht, dass die Rechenmaschinen vor der Erfindung des Computers noch mechanisch funktionierten. Doch selbst herausragende Konstruktionen demonstrierten lediglich die Unmöglichkeit, analytische Maschinen von hoher Komplexität technisch zu verwirklichen. Das macht die Genialität Zuses deutlich, der mit zwei revolutionären Ideen die Entwicklung des modernen Computers ermöglichte: Durch den Vergleich mit Anlagen aus der Nachrichtentechnik kam er zu dem Schluss, dass Rechenmaschinen ebenfalls elektronisch funktionieren müssten - durch den Einsatz von Relais als Schalter. Da Relais nur zwei Schaltzustände kennen - High und Low - erkannte Zuse, dass Rechenmaschinen auf dem Dualsystem basieren müssten. Boolesche Logik Also stellte er seine Experimente mit mechanischen Rechenmaschinen ein (der Zuse Z1 war noch ein mechanischer Rechner) und arbeitete an der Umsetzung der Rechenregeln für Dualzahlen mittels logischer Operatoren. Dass es die Boolesche Logik schon gab, wusste Konrad Zuse nicht. Er entwickelte jedoch unabhängig dieselben Schlussfolgerungen. Die interaktiven Arbeitsmaterialien der Unterrichtseinheit beginnen mit der Erforschung der Rechenregeln für das Dualsystem (also das Zahlensystem auf der Basis 2). Nach grundsätzlichen Erläuterungen haben die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit, ihr erworbenes Wissen in interaktiven Aufgabenstellungen zu testen. Nach der Konvertierung von Dezimalzahlen in Dualzahlen (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken) und umgekehrt sind Additions- sowie eine Multiplikationsaufgabe zu lösen. Die Lernumgebung gibt den Schülerinnen und Schülern Rückmeldungen zum Erfolg ihrer Bemühungen. Den nächsten inhaltlichen Schwerpunkt bildet das Verständnis sogenannter logischer Gatter. Es wird gezeigt, wie solche Gatter aufgebaut sind und welche Funktion sie erfüllen. Dabei beschränkt sich die Lernumgebung auf die wesentlichen Gatter: And-Gatter Or-Gatter Xor-Gatter Nand-Gatter Nor-Gatter Xnor-Gatter Interaktive Übungen Mithilfe von Flash-Simulationen logischer Schaltungen (erstellt mit LogiFlash ) können die Schülerinnen und Schüler die Erklärungen nachvollziehen und eigene Überlegungen visualisieren. Das Kapitel enthält interaktive Übungen zu Wahrheitstabellen logischer Gatter. In verschiedenen Aufgaben können die Schülerinnen und Schüler Wahrheitstabellen vorgegebener Gatter erkunden sowie Gatter anhand ihres Verhaltens zuordnen. Abb. 2 zeigt ein Beispiel: In der Übung muss die Wahrheitstabelle ermittelt und dem entsprechenden Gatter zugeordnet werden. Danach werden - mithilfe der Gatter - die Rechenregeln für Dualzahlen digital umgesetzt. Der 1-Bit-Addierer bildet die Grundlage für das Verständnis des Zusammenhangs zwischen Rechenregeln und logischen Gattern. Wenn dieses Funktionsprinzip verstanden wurde, geht es mit dem 8-Bit-Addierer weiter. Hier liegt der Schwerpunkt auf der Weitergabe des Übertrags. Es kann zwar nur der Übertrag 1 entstehen, aber dieser muss gegebenenfalls über mehrere Stellen weitergegeben werden. Die sich daraus ergebenden Überlegungen zum Einsatz verschiedener Gatter führen auf eine schon recht komplexe Schaltung mit einer Vielzahl von Gattern, die - zur optischen Abgrenzung - in verschiedenen Reihen angeordnet sind (Abb. 3, Platzhalter bitte anklicken). Dieser 8-Bit-Addierer ist nun das eigentliche Rechenwerk des Z3. Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass es sich um ein stark vereinfachtes Modell des Rechenwerks von Konrad Zuse handelt. Im Gegensatz zu Konrad Zuses Rechner wird unser Rechenwerk nun aber noch mit Wandlern zur Ein- und Ausgabe von Dezimalziffern ausgestattet: Dezimal-Dual-Wandler Dieser Wandler basiert komplett auf Or-Gattern, die dafür sorgen, dass eingegebene Dezimalziffern über die Lampen am Ausgang als Dualzahlen weitergegeben werden. Dual-Dezimal-Wandler Dieser Wandler verwendet zwei Gattertypen, das And-Gatter und das Nor-Gatter. Das jeweilige And-Gatter testet die gesetzten richtigen Bits, während das Nor-Gatter falsch gesetzte Bits "herausfiltert". So wird zum Beispiel die Lampe mit der Nummer 7 nur dann auf High-Level gesetzt, wenn die Bits 1, 2 und 3 aktiviert sind und gleichzeitig die Bits 4 und 5 deaktiviert sind (Abb. 4). Wenn man nun den 8-Bit-Addierer mit zwei Dezimal-Dual-Wandlern zur Eingabe von Dezimalziffern und einem Dual-Dezimal-Wandler zur Anzeige der Ergebnisse in Dezimalform ausstattet, erhält man einen einfachen Rechner, der zwei Dezimalziffern addiert und das Ergebnis anzeigt. Der Informationsfluss kann dabei anhand der türkis eingefärbten Hervorhebungen von den Schülerinnen und Schüler nachvollzogen werden, sodass das Funktionsprinzip deutlich wird (Abb. 5) Die Schaltung in Abb. 5 wirkt auf den ersten Blick sicher verwirrend. Deshalb wird dieser Rechner nun modular umgestaltet. Die Hauptbaugruppen werden in Module zusammengefasst. Dann erfolgt die Verdrahtung und man erhält ein Funktionsschema, das wesentlich übersichtlicher wirkt als das vollständige Modell. Dass es sich jedoch um dieselben Schaltungen handelt, kann man durch das Anklicken des Lupen-Symbols sehen. Das Lupensymbol erscheint, wenn Sie den Cursor über die linke oder rechte untere Ecke (4-Bit-Addierer) der Module führen (siehe roter Kreis in Abb. 6). Aufgaben Im letzten Übungsteil sollen die Schülerinnen und Schüler ihr erworbenes Wissen über die logischen Schaltungen testen. Drei vorgegebene Schaltungen sind zu komplettieren: 1-Bit-Addierer Die beiden passenden Logik-Gatter sollen an die richtigen Stellen gezogen und die Schaltungen korrekt verdrahten werden. Per Klick auf das Fragezeichen-Symbol lassen sich Tipps aufrufen. Der Test-Button prüft die Schaltung - das kann bei umfangreichen Schaltungen einige Sekunden dauern - und gibt dann das Ergebnis in Form einer Messagebox aus. 4-Bit-Addierer Neben den vier 1-Bit-Addierern muss die Weiterleitung des Übertrags fehlerfrei funktionieren. Die Aufgabe besteht in der korrekten Verdrahtung der logischen Gatter der Übertragsweiterleitung. Modul-Rechner Der letzte Schaltplan beinhaltet zwei Dezimal-Dualwandler, einen 4-Bit-Addierer sowie einen Dual-Dezimal-Wandler. Die Aufgabe ist es nun, die fertigen Module richtig zu verdrahten, sodass der Modul-Rechner fehlerfrei funktioniert. Im Themenbereich "Computer Gestern - Heute - Morgen" bietet sich ein Ausblick auf die Bestrebungen an, die Nutzung von Informationstechnik (IT) beziehungsweise aller Informations- und Kommunikationstechnologie umwelt- und ressourcenschonend zu gestalten. Dies betrifft die Produktion der Komponenten (Energieeinsatz, Materialien, Produktionsmittel). das Design der Systeme (Energieverbrauch im Betrieb). die Entsorgung oder das Recycling der Geräte. Der letztgenannte Aspekt schließt insbesondere die Schadstoffthematik mit ein, also ob schädliche Stoffe in der Produktion anfallen oder ob Gifte wie Blei oder Brom im Endprodukt enthalten sind und bei dessen Betrieb oder Entsorgung freigesetzt werden. Der Begriff Green IT umfasst auch die Energieeinsparung durch die Nutzung von Informations- und Kommunikationstechnologie. So kann zum Beispiel der Ersatz von Dienstreisen durch Videokonferenzen zur Energie- und Emissionsreduzierung beitragen. Der Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. (VDE) hat im Jahr 2009 eine Green-IT-Studie veröffentlicht, die "Aspekte der Reduzierung des Energieverbrauchs und der Verbesserung der Energieeffizienz in Kommunikationsnetzwerken" darstellt. Angesichts des dramatisch ansteigenden Datenverkehrs muss, so die Studie, dem damit zusammenhängenden Energieverbrauch aus Umweltgesichtspunkten (Kohlenstoffdioxidausstoß) - aber auch im Hinblick auf die Betriebskosten für Netzbetreiber und private Kunden - entschieden gegengesteuert werden. Nur wenn Forschung und Entwicklung einen essenziellen Beitrag zur Verbesserung der Energieeffizienz der Informations- und Kommunikationstechnologie leiste, sei das Wachstum des Internets ohne einen signifikanten Beitrag zum Kohlenstoffdioxidausstoß möglich. Auch dies gehört zum Erbe Konrad Zuses … Interessierte Lehrkräfte können die nicht ganz günstige Studie (250 Euro) direkt beim VDE bestellen: VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. Stresemannallee 15 60596 Frankfurt am Main Kontakt: itg@vde.com

  • Mathematik / Rechnen & Logik / Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co.
  • Sekundarstufe I

Rechnen im Sternbild: Addition und Subtraktion üben in Klasse 1 und 2

Kopiervorlage

Auf dem Arbeitsblatt "Rechnen mit Sternbildern: Addition und Subtraktion üben in Klasse 1 und 2" lösen die Lernenden der Grundschule einfache Aufgaben der Mathematik im Zahlenraum bis 20. Sie addieren und subtrahieren Zahlen im Zehner- und Zwanzigerraum. Rechnen üben in Klasse 1 oder Klasse 2 kann auch Spaß machen: Auf diesem Arbeitsblatt lösen die Lernenden der Grundschule in Mathematik einfache Rechenaufgaben im Zahlenraum bis 20 und schreiben das Ergebnis in einen Stern. Alle Sterne mit der Zahl 7 sollen dann farblich markiert werden. Sofern die Schülerinnen und Schüler richtig gerechnet haben, ergibt sich am Ende ein besonderes Sternbild: der Große Wagen. Fächerübergreifend schnuppern die Lernenden damit in den Bereich der Astronomie, sodass auch die Kinder angesprochen werden, die im Fach Mathematik eigentlich wenig motiviert sind, sich aber für Themen der Weltraumforschung wie Universum, Planeten und Galaxien begeistern. Das Rätsel mit den Zahlen im Sinne von Tüfteln und Knobeln im Mathematikunterricht kann ein zusätzlicher Ansporn sein und zeigt mögliche Fehler beim Rechnen auf, die die Schülerinnen und Schüler selbstständig korrigieren können. Durch das Kombinieren unterschiedlicher Fächer aus Rechnen und Logik mit dem Bereich aus dem Sachunterricht schulen die Lernenden bei der Addition und Subtraktion nicht nur ihre Fähigkeiten im Kopfrechnen, sondern auch das Rechnen in Kontexten und logisches Denken. Die Aufgaben können am Ende der Klasse 1, zu Beginn der Klasse 2 oder auch als Wiederholung der Grundrechenarten in einer anderen Klassenstufe eingesetzt werden. Den Kindern stehen Lösungen zur Selbstkontrolle zur Verfügung, sodass sich das Material als Vertiefung auch zum eigenständigen Üben zu Hause in den Ferien oder für den Nachhilfeunterricht eignet.

  • Mathematik / Rechnen & Logik
  • Primarstufe

Rekorde errechnen: von den höchsten Häusern und den längsten Würmern

Kopiervorlage

In diesem Arbeitsmaterial zum Thema "Rekorde errechnen" berechnen die Schülerinnen und Schüler auf kreative und spielerische Weise exemplarische Rekorde. Die Rekorde befassen sich überwiegend mit der Tierwelt und müssen durch verschachtelte Anweisungen errechnet werden.Das Arbeitsmaterial eignet sich zum Einsatz in den Klassenstufen 3 bis 4. Es kann im Heimunterricht, im Rahmen eines Tages- oder Wochenplans oder auch als Ferienhausaufgabe angeboten werden. Es bietet Übungsanlässe zu Themenbereichen aus den Fächern Rechnen und Logik sowie dem Sachunterricht . Die Schülerinnen und Schüler müssen "verrätselte" Anweisungen decodieren, um die Aufgaben ausrechnen zu können. Gesucht werden das längste sowie das schwerste Tier der Welt, das älteste Krokodil und das höchste Haus der Welt. Die zu errechnenden Zahlen sind in Wörtern versteckt, welche die Lernenden mithilfe logischen Denkens erkennen sollen. Somit ergibt der Wörtercode: "Ser vier wagen + Zwei ge" die Zahl 6. Nach diesem Muster können die Lernenden auch eigene Rekord-Rätsel erstellen und ihren Mitschülerinnen und Mitschülern zum Lösen geben. Die Rekorde können aus der Tierwelt stammen, möglich ist aber auch die Übertragung auf andere Fächer: Wie viele Instrumente gibt es auf der Welt? Wie hoch ist die größte Kirche/Moschee/... der Welt? Wie viele Wörter gibt es in der deutschen Sprache? Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Decodieren verschlüsselte Angaben zu berechnen. erfahren kreativ mit der Sprache umzugehen. festigen das Addieren von Zahlen und logische Denken. können Arbeitsanweisungen sinnerfassend lesen und umsetzen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler geben sich gegenseitig Hilfestellung.

  • Mathematik / Rechnen & Logik
  • Primarstufe

Excel: Die Funktion SVERWEIS

Unterrichtseinheit

In dieser Stunde geht es um Syntax und praktische Anwendung der Funktion SVERWEIS im Rahmen einer Excel-Unterrichtsreihe. Neben der Programmschulung wird thematisch die Kosten- und Leistungsrechnung vertieft.Die Schülerinnen und Schüler nutzen zur exemplarischen Lösung eines kaufmännischen Problems das Tabellenkalkulationsprogramm MS Excel. Diese Stunde stellt ein anschauliches Beispiel für lernfeldorientierten und fächerverbindenden Unterricht in der Berufsschule dar.Für die Durchführung dieser Unterrichtsstunde sind grundlegendes Basiswissen in Excel und Kenntnisse aus der Kosten- und Leistungsrechnung Voraussetzung. Ausgangspunkt ist eine Excel-Tabelle, in der nicht zwischen Aufwendungen und Erträgen unterschieden wird. Der Benutzer muss diese Entscheidung zunächst manuell eingeben. Die Schülerinnen und Schüler erkennen hier schnell Optimierungsbedarf! Inhaltliche Schwerpunkte Diese Stunde sollte Teil einer Excel-Unterrichtsreihe sein, in der einfache und komplexe Funktionen bereits erarbeitet worden sind. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Struktur und die Vorgehensweise der SVERWEIS-Funktion schildern und in die Praxis umsetzen können. die Unterschiede der SVERWEIS-Funktion zur WENN-Funktion darlegen können. sich im Rahmen der Partnerarbeit gegenseitig unterstützen. problemorientiert und in verständlicher Form und Sprache ihre Ergebnisse präsentieren. Die Klasse hat zu Beginn der aktuellen Unterrichtsreihe Kenntnisse über den Aufbau, die Funktionsweise und die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten von Tabellenkalkulationsprogrammen erworben. Die Struktur, das Layout und die Formatierung von Tabellen sind im Vorfeld bei der Erstellung einer Vielzahl eigener Exceltabellen ebenso erarbeitet worden, wie die verschiedenen Möglichkeiten, Daten in einer Tabelle mihilfe von einfachen und komplexeren Funktionen (der Bereiche Logik, Statistik und Datum/Zeit) zu manipulieren. Die letzten drei Doppelstunden hat sich die Klasse intensiv mit den Logik-Funktionen [wenn(), und(), oder()] sowohl in "einfacher" als auch in "mehrfach verschachtelter" Form beschäftigt. In diesem Rahmen wurde die Ergebnistabelle_Schuelername.xls erstellt, die in dieser Stunde optimiert werden soll. Innerhalb der Kosten- und Leistungsrechnung sollten das Zweikreissystem, Aufgaben und Grundbegriffe der KLR, Einnahmen und Ausgaben, Erträge und Aufwendungen, Kosten und Leistungen zuvor behandelt worden sein. Die Idee zur Optimierung der Ergebnistabelle, in der zunächst nicht zwischen Aufwendungen und Erträgen unterschieden wird, kam von den Schülerinnen und Schülern und wurde daher in der hier vorgestellten Stunde aufgenommen, um die SVERWEIS-Funktion einzuführen. Die Schülerinnen und Schüler sollen unter Verwendung der SVERWEIS-Funktion eine funktionsgestützte Berechnung beziehungsweise Auswertung durchführen und somit die Problematik des Eingangsfalles selbstständig lösen. Dadurch wird gewährleistet, dass die Schülerinnen und Schüler in der Lage sind, die Funktion SVERWEIS auf kaufmännsiche Aufgaben zu übertragen und diese zu lösen. Die selbstständige Erarbeitung der notwendigen Arbeitsschritte in Excel sowie das grundlegende Verständnis des syntaktischen Aufbaus der angewandten Funktionen stehen hierbei im Vordergrund. Um die grundlegende Funktionsweise der Funktion SVERWEIS in Excel zu verdeutlichen, wird die artverwandte Funktion WVERWEIS in dieser Stunde ebenso vernachlässigt, wie das Syntaxelement Bereich_Verweis der Funktion SVERWEIS. Da die syntaktische Anordnung der Elemente der WVERWEIS-Funktion sehr ähnlich ist, beschränkt sich die Thematik dieser Stunde auf den syntaktischen Aufbau und die praxisorientierte Anwendung der Funktion SVERWEIS. Der Bereich_Verweis ist ein logischer Wert, der angibt, obSVERWEIS eine genaue oder eine ungefähre Entsprechung suchen soll. Wenn dieser Parameter WAHR ist oder weggelassen wird, wird eine ungefähre Entsprechung zurückgegeben. Anders ausgedrückt, wird der nächstgrößere Wert zurückgegeben, der kleiner als das Suchkriterium ist, wenn keine genaue Entsprechung gefunden wird. Hierdurch soll die Komplexität des Stundenthemas auf ein transparentes Minimum reduziert werden, um dadurch ein grundlegendes Verständnis für den Umgang mit der SVERWEIS-Funktion in Excel zu schaffen. Beide Punkte werden zu einem späteren Zeitpunkt von den Schülern zu klären sein. Durch das gewählte Beispiel, welches aus der Kosten- und Leistungsrechnung bekannt ist, konnten die Schülerinnen und Schüler den logischen Aufbau der Ergebnistabelle nachvollziehen und weitestgehend eigenständig in Excel umsetzen. Für den Unterichtsbeginn wurde ein kurzer Schülervortrag gewählt, welcher den aktuellen (nicht optimierten) Stand der Ergebnistabelle sowie die Ziele einer Optimierung darstellt. Anschließend werden kurz Vorschläge zur Lösung des Problems gesammelt. In den Erarbeitungsphasen wird wegen der Komplexität des Themas kleinschrittig vorgegangen. Während der spontane Versuch, das Problem zu lösen zu keinen beziehungsweise sehr komplizierten Lösungsvorschlägen führen dürfte, wird die Lösung mithilfe der Informationsblätter zu übersichtlichen und nachvollziehbaren Ergebnissen kommen. Zudem erfordert die Protokollierung der einzelnen Ergebnisse von den Schülern, sich die Schritte Beispielsyntax Allgemeine Syntax Problemsyntax bewusst zu machen und zu dokumentieren. Die einzelnen kurzen Präsentationsphasen sind dadurch zu begründen, dass alle Schülerinnen und Schüler die Chance erhalten, die entscheidenden Schritte nachzuvollziehen oder wieder aufzuschließen. die schnelleren Schüler ihre Kenntnisse ausarbeiten und erläutern müssen. Fehler nicht unnötig lange mitgeschleppt werden. die Struktur der SVERWEIS-Funktion deutlich wird. Die Präsentationsphasen sind dabei so konzipiert, dass jeweils ein Schüler seine Arbeitsschritte mittels Schülerdemo am Rechner präsentiert. Sollten verschiedene Lösungsansätze oder Verständnisprobleme auftreten, könnten andere Schüler ihre Vorgehensweise ebenfalls präsentieren.

  • Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co.
  • Sekundarstufe II

AJAX III: Clientseitige Funktionen

Unterrichtseinheit

Der dritte und letzte Teil der Unterrichtsreihe befasst sich mit den clientseitigen Funktionen der Webanwendung. Diese Funktionen dienen dazu, Zustandsveränderungen des serverseitigen Modells auf die grafische Benutzeroberfläche abzubilden. Der dritte Teil der Unterrichtssequenz hat das Ziel, die clientseitigen Kommunikationskomponenten der Webanwendung (JavaScipt-Skripte) zu implementieren und zu einer funktionsfähigen AJAX-Webanwendung zu integrieren. Dabei handelt es sich um eine sehr anspruchsvolle Aufgabe, die die Lernenden mit vielen vermutlich neuen Aspekten der Sprache JavaScript konfrontiert. Architekturprinzip der Webanwendung Tic Tac Toe Jeder serverseitigen Komponente, die in Form eines PHP-Skripts vorliegt, wird genau ein clientseitiger Partner in Form eines JavaScript-Skripts gegenübergestellt. Diese beiden Teilkomponenten kommunizieren via XMLHttpRequest miteinander, wenn eine Benutzeraktion dies erfordert. Die Integration der Komponenten erfolgt clientseitig mithilfe globaler Variablen. Eine Möglichkeit dies zu tun zeigt die Demoanwendung. Funktionsweise Wenn die Lernenden schließlich die grundsätzliche Funktionsweise der Client-Server-Kommunikation via XMLHttpRequest sowie eine mögliche Form der Umsetzung verstehen, kann die konkrete Implementierung der Komponenten und deren Integration in Angriff genommen werden. Dies soll von den Schülerinnen und Schülern selbstständig mithilfe der zur Verfügung gestellten Informationsquellen durchgeführt werden. Didaktische Reduktion Der Code zur Erzeugung des XMLHttpRequest-Objekts sowie die Methoden für die programmatische Benutzung dieses Objekts innerhalb der clientseitigen Kommunikationskomponenten werden den Lernenden in Form des ContentLoader-Objekts (Datei: contentloader.js) bereitgestellt. Dieses Objekt muss von den clientseitigen Komponenten erzeugt und seine Methoden auf geeignete Art und Weise aufgerufen werden. Als konkretes Beispiel dafür wird die Register-Komponente zur Registrierung neuer Benutzer ebenfalls vorgegeben (Datei: register.js). Ablauf der Unterrichtseinheit Das AJAX-Kommunikationsmodell In dieser Unterrichtsstunde erarbeiten die Schülerinnen und Schüler die Prinzipien der Client-Server-Kommunikation mit dem XMLHttpRequest-Objekt. Implementierung der clientseitigen Komponenten In der letzten Stunde der dreiteiligen Unterrichtssequenz setzen die Schülerinnen und Schüler die AJAX-Webanwendung für das Spiel "Tic Tac Toe" komplett um. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen JavaScript-Objekte mit geeigneten Event Handlern entwickeln, die mit den serverseitigen Komponenten via XMLHttpRequest kommunizieren. die Komponenten clientseitig zu einer funktionierenden Anwendung integrieren. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Informationen in deutsch- und englischsprachigen Internetforen und -tutorien beschaffen, auswerten und für die Entwicklungsarbeit benutzen. englischsprachige Fachtexte übersetzen und verstehen. zur Verfügung gestellte JavaScript-Bibliotheken integrieren und benutzen. Thema AJAX III: Clientseitige Funktionen Autor Dr. Ralf Seliger Fach Web-Programmierung, Informationstechnik, Informatik Zielgruppe Informationstechnische Assistentinnen und Assistenten (Oberstufe) Zeitraum etwa 16 Unterrichtsstunden Medien Computer, Internet Technische Voraussetzungen Rechnerraum mit Internetzugang und Beamer Fachliche Lernvoraussetzungen Die Lernenden sollen über praktische Kenntnisse in der prozeduralen Programmierung verfügen. Planung Verlaufsplan AJAX III Begriffsdefinitionen und Unterschiede Anhand der Übersetzung des englischen Originaltextes, mit dem der Begriff AJAX von Jesse James Garrett im Jahr 2005 geprägt wurde, sollen sich die Schülerinnen und Schüler die Prinzipien der Client-Server-Kommunikation mit dem XMLHttpRequest-Objekt erarbeiten. Darüber hinaus erläutert der Autor sehr anschaulich die Unterschiede zur herkömmlichen Client-Server-Kommunikation. Registrierung neuer Benutzer Die Komponente Register registriert neue Benutzer in der Datenbank des Servers, wenn der gewünschte Benutzername noch nicht vergeben ist. Diese Komponente wird den Lernenden vorgegeben, damit sie sich anhand einer Codeanalyse die grundsätzliche Funktionsweise und das Zusammenwirken der client- und serverseitigen Kommunikationskomponenten erschließen können. Umsetzung Gegenstand der folgenden Aufgabenstellungen ist die schrittweise Implementierung der clientseitigen Kommunikationskomponenten und ihre Integration zu der vollständigen Webanwendung Tic Tac Toe. Auf den Aufgabenblättern bekommen die Lernenden jeweils Hinweise, mit welchen JavaScript-Sprachelementen das Problem auf jeden Fall lösbar ist. Zur konkreten Umsetzung werden jedoch noch Recherchen auf den einschlägigen Webseiten erforderlich sein. Am einfachsten dürfte die Implementierung der Spiellogik mithilfe einiger globaler Variablen sein (siehe Demoanwendung). Clientseitige Validierung der Formulardaten Es ist nur sinnvoll, Daten zum Server zu übertragen, nachdem diese plausibilisert worden sind. So ist zu überprüfen, ob tatsächlich ein Benutzername und ein Kennwort in das Loginformular eingetragen wurden. In Bezug auf das Registrierungsformular ist zusätzlich zu überprüfen, ob das Kennwort und seine Wiederholung identisch sind. Die clientseitigen Kommunikationskomponenten werden zweckmäßigerweise in der folgenden Reihenfolge implementiert. Die Polling-Komponente ist dabei laufend um zusätzliche Funktionalitäten zu ergänzen. Register (vorgegeben) Login Poller Offer (Poller ergänzen) Accept (Poller ergänzen) Move (Poller ergänzen) ResetGame

  • Informationstechnik
  • Sekundarstufe II

Wir feiern Geburtstag!

Unterrichtseinheit

Diese Unterrichtseinheit zum Thema Geburtstag lässt die Schülerinnen und Schüler auf Grundlage einer interaktiven Lernumgebung und vielfältiger Übungen und Arbeitsblätter teilhaben an den vielfältigen Vorbereitungen für eine Geburtstagsfeier.Geburtstagsfeiern sind sozusagen die ersten "gesellschaftlichen Verpflichtungen" von Kindern, die sie mit Begeisterung wahrnehmen. Einladungen werden ausgetauscht und nach dem Ereignis wird in der Klasse davon berichtet. In dieser Unterrichtseinheit bereiten die Lernenden eine eigene Geburtstagsfeier vor – mit allem, was dazugehört. Zu Geburtstagsfeiern gibt es auf den tivi.de-Seiten eine Reihe von Recherche-Möglichkeiten. Als Plattform für diese Internetrecherche dient eine interaktive Lernumgebung, von der aus gezielt die kindgemäßen Webseiten zur Lösung der Arbeitsaufträge angeklickt werden können. Verschiedene interaktive Übungen und herkömmliche Arbeitsblätter runden die Arbeit ab.Thema der Unterrichtseinheit ist die Vorbereitung einer Geburtstagsfeier, die fächerübergreifend aufbereitet ist; ein besonderes Gewicht liegt jedoch auf dem Gewinn von Medienkompetenz. Dabei bietet die interaktive Lernumgebung "Wir feiern Geburtstag!" eine sichere Plattform für die Recherche im Internet. Herkömmlichen Medien wie Arbeitsblätter, Wörterbuch und Lexikon runden die Arbeit ab. Zur theoretischen und virtuellen Aufarbeitung des Themas ist das Internet ein ideales Medium. Bei tivi.de gibt es eine Reihe kindgemäßer Seiten, die Gelegenheit zum selbstständigen Erforschen geben. Unterrichtseinheit "Wir feiern Geburtstag": Organisatorische Hinweise Die interaktive Lernumgebung "Wir feiern Geburtstag!" besteht neben der Eingangsseite aus fünf Hauptseiten, zwei Unterseiten, zwei intern verlinkten interaktiven Übungen und zahlreichen externen Links. Hier finden Sie organisatorische Hinweise zur Arbeit mit der Lernumgebung. Arbeitsmaterial und Lernumgebung "Wir feiern Geburtstag!" Die interaktive Lernumgebung "Wir feiern Geburtstag!" bietet eine Fülle von Informationsquellen und Übungen. 15 dazugehörende Arbeitsblätter stehen hier zum Download bereit. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erreichen in den Fächern Sachunterricht, Deutsch / Lesen und Schreiben, Mathematik / Rechnen und Logik, Englisch sowie Musik fächerspezifische Lernziele . Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler führen gezielte Recherchen im Internet durch und nutzen das Internet als Informationsquelle. bearbeiten eine interaktive Lerneinheit am Computer und machen dabei Erfahrungen mit dem Prinzip der Verlinkung. schreiben eine Einladung im tivi.de-Druckstudio und drucken sie aus. lernen den Begriff E-Card kennen und verschicken eine E-Card. wählen Bilder und Texte im Internet aus und drucken diese auch aus. lernen Grundlagen des Urheberrechts kennen und berücksichtigen es. führen interaktive Übungen (HotPotatoes) durch. hören Audio-Dateien an und üben die Aussprache englischer Wörter online. lernen wichtige Sicherheitsregeln zum Mailen und Surfen kennen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler treffen Absprachen zur Benutzung der Computer-Arbeitsplätze. einigen sich als Partnerinnen und Partner über die Reihenfolge der Aufgaben. helfen sich gegenseitig. Die Schülerinnen und Schüler beurteilen Einladungstexte. schreiben eine eigene Einladung nach einer Vorlage. schreiben Geburtstagswünsche auf. verfassen einen Einkaufszettel. lernen die Gedichtform "Elfchen" kennen und verfassen ein eigenes Elfchen nach den vorgegebenen Regeln. verfassen zu einem Tierfoto lustige Texte. bilden zusammengesetzte Nomen und ordnen nach Artikeln. ordnen eine Spielanleitung richtig. füllen eine Tabelle aus, entziffern Rätselschriften und lösen ein Worträtsel. Sachunterricht Die Schülerinnen und Schüler führen Experimente durch (chemische Reaktionen verschiedener Stoffe; Wärme dehnt Körper aus). lernen verschiedene Symbole der Wetterkarte kennen. Mathematik Die Schülerinnen und Schüler lernen Geburtsdaten verschiedener bekannter Persönlichkeiten kennen und notieren das eigene Geburtsdatum. berechnen Zutatenmengen für Rezepte. Musik Die Schülerinnen und Schüler singen den Refrain eines Liedes notieren und das Lied gemeinsam. Englisch Die Schülerinnen und Schüler lernen englische Redewendungen für ein Gespräch über Geburtstage und Geburtstagsfeiern kennen. Gelenkte Internetrecherche Die Arbeitsanweisungen auf den meisten Arbeitsblättern der Unterrichtseinheit "Wir feiern Geburtstag!" beziehen sich auf direkt aufrufbare Internetseiten, was natürlich einen Internetzugang voraussetzt. Dadurch brauchen die Schülerinnen und Schüler die Adressen nicht mühsam einzugeben, und Fehler durch Vertippen werden ausgeschlossen. Außerdem ist so gewährleistet, dass sie nicht wahllos im Netz herumirren, sondern gezielt die erforderlichen Informationen aufrufen können. Gefahren bewusst machen Das Risiko, auf gefährdende Seiten zu gelangen, verringert sich durch die Vorgabe der Links deutlich. Selbstverständlich sollte trotzdem noch einmal darauf hingewiesen werden, dass nur die angegebenen Internetseiten besucht werden dürfen. Die Arbeitsblätter, die sich auf Internetseiten beziehen, sind durch einen Computer besonders gekennzeichnet. Die internen Links können auch offline bearbeitet werden. Die einzelnen Seiten sind frei wählbar, müssen also nicht in einer bestimmten Reihenfolge abgerufen werden - das Kind oder die Gruppe entscheidet nach Neigung. Partner- oder Gruppenarbeit Organisation des Unterrichts und Zeitraum der Arbeit hängen von der Anzahl der vorhandenen Computer-Arbeitsplätze ab und davon, ob sie in einem Netzwerk gemeinsamen Zugang zum Internet haben. Sinnvoll hat sich auf jeden Fall Partnerarbeit erwiesen, da sich so zum einen die Zahl der eventuell auf einen Computer wartenden Kinder halbiert und zum anderen die Partner sich gegenseitig unterstützen können. Zusatzaufgaben Als zusätzliches Angebot können im Bedarfsfall weitere Aufgaben zum Thema Geburtstag oder Geburtstagsfeier zur Verfügung gestellt werden, die die in der Lerneinheit angesprochenen Übungen vertiefen: zum Beispiel weitere zusammengesetzte Nomen suchen, Verben und Adjektive zum Thema Geburtstag suchen und Sätze damit bilden, weitere Elfchen zu anderen Themen verfassen, mit einem Partner ein Memo-Spiel zu den englischen Redewendungen (deutsch/englisch) herstellen und gemeinsam spielen, eigene Spielanleitungen aufschreiben oder weitere Sachaufgaben lösen. Wichtig ist außerdem die Organisation des Unterrichtsablaufs. Absprachen bezüglich der Computer-Nutzung müssen getroffen werden, da nicht alle gleichzeitig am Rechner sitzen können. Dabei sollten Vorschläge der Kinder aufgegriffen werden, weil sie erfahrungsgemäß die Einhaltung eigener Vorschläge auch selbst überprüfen. Außerdem ist festzulegen, ob die Arbeit als Partner- oder Gruppenarbeit erfolgen soll, und eine entsprechende Einteilung ist vorzunehmen (freie Wahl, Zufallsprinzip durch Ziehen von Kärtchen oder von der Lehrkraft bestimmt). Es hat sich zudem bewährt, "Computer-Expertinnen und -Experten" zu wählen, die bei Schwierigkeiten mit dem Medium als erste Ansprechpartner fungieren sollen. So können die Kinder viele Fragen unter sich klären und selbstständig arbeiten. Die Kinder sollten an offene Unterrichtsformen gewöhnt sein. Kenntnisse im Umgang mit dem Internet sind nicht unbedingt nötig, da die Links direkt über die interaktive Lernumgebung "Wie feiern Geburtstag!" angesteuert werden und keine Internetadressen eingegeben werden müssen. Erklären sollte man auf jeden Fall, dass die Rückkehr auf die heimische Lerumgebung über den Rückwärtspfeil des Browsers erfolgt. Jedes Kind heftet seine fertigen Arbeitsblätter und gelösten Aufgaben in einem Hefter ab, der nach Abschluss des Projekts eingesammelt und von der Lehrkraft überprüft wird. Die Eingangsseite der interaktiven Lernumgebung "Wir feiern Geburtstag!" ist zugleich Inhaltsverzeichnis und Navigationsseite. Die Kinder finden hier zudem eine kurze Einführung in die Arbeit mit der Lernumgebung und können sich die Seite wiederholt anschauen, um sich Dinge ins Gedächtnis zu rufen. Die Navigationsleiste führt zu den einzelnen Seiten der Arbeitsumgebung und zum Impressum. Unterrichtsmaterial zu den Rubriken der Lernumgebung "Wir feiern Geburtstag!" Die Schülerinnen und Schüler haben hier Gelegenheit, mit einem Malprogramm der tivi.de-Seiten ein Geburtstagsbild zu malen. Sie können dabei vorgegebene Formen (Stempel) benutzen oder frei zeichnen. Die Kinder haben die Wahl zwischen verschiedenen Pinselstricharten, der Stärke dieser Striche und ihrer Farbe. Die Symbole in den Malecken sind selbsterklärend, sodass relativ schnell und ohne zusätzliche Einweisung ein Bild entstehen kann. Die fertigen Bilder könnten ausgedruckt und in der Klasse aufgehängt werden. Auf spielerische Weise werden einige englische Redewendungen geübt, die für eine kurze Unterhaltung mit englischen Geburtstagsgästen nötig sind. Durch ein interaktives Puzzle und eine interaktive Zuordnungsübung werden sie gefestigt. Die Begriffe können auf den tivi.de-Seiten angehört und anschließend nachgesprochen werden.

  • Technik / Sache & Technik / Ich und meine Welt
  • Primarstufe

PLAY IT: Theater multimedial

Unterrichtseinheit

Die Inszenierung eines Theaterstückes schafft eine Verbindung von traditionellen Ausdrucksformen und neuen Medien. Das Thema bestimmt dabei den Einsatz der Handwerkszeuge und Medien. Die Verbindung von Theaterspiel und neuen Medien ist ein geeignetes Thema, um eine Brücke zwischen traditionellen Ausdrucksformen und den erweiterten Möglichkeiten digitaler Medien zu schlagen. Mit etwas Aufwand und gegebenenfalls der Unterstützung durch Medien- und Theaterpädagogen lässt sich ein Theater-Medien-Projekt im Rahmen einer Projektwoche oder in einer Arbeitsgemeinschaft ein fächerverbindender Unterricht zwischen Kunst, Musik und Deutsch realisieren. Nicht nur Schauspieler, sondern auch digitale Kulissenschieber und Tonmeister werden hierfür benötigt. Zwei Arbeitsgruppen, die sich den Themen Schauspiel und Multimedia widmen, produzieren in intensiver Zusammenarbeit ein Theaterstück mit medialen Gestaltungselementen. Teamwork zwischen Schauspiel und Multimedia Im Theater-Medien-Projekt PLAY IT ist das Bühnenbild nicht bloß Hintergrundgemälde, es ist mehr als die Illustration einzelner Szenen. Die Bühnenbildelemente Licht, Ton und Bildprojektionen konstituieren die Handlung der Schauspielgruppe wesentlich mit. Kulisse und darstellendes Spiel greifen ineinander. Die Arbeitsgruppen Schauspiel und Multimedia, in denen sich die Schülerinnen und Schüler engagieren, sind in den Produktionsphasen an mehreren Stellen auf eine intensive Zusammenarbeit angewiesen. Warm-up: Gruppendynamik im Theaterspiel Wie sich die Schülerinnen und Schüler durch Aufwärmübungen auf ein Thema einstimmen und Ausdrucks- und Darstellungsformen erproben. Einstimmung: Begegnungen inszenieren Wie Übungen zur spielerischen Einstimmung und Kontaktaufnahme anregen und Fähigkeiten zur Improvisation vermittelt werden. Multimediale Experimente: Bilderwelten in Clip-Manier Wie sich durch Arbeitsteilung in der Theater- und Multimedia-Gruppe die Medienproduktion dem Theaterschauspiel anpassen lässt. Diffusion: Spiel zwischen Realität und Medialität Wie die Grenzen zwischen Schauspiel und Projektion, zwischen real Gespieltem und medial Dargestelltem verwischen. Inszenierung: Diskrepanz zum Gewohnten Wie durch Anleitung und Bekräftigung gewohnte Wahrnehmungen durchbrochen und neue Überraschungen und Irritationen in der Inszenierung geschaffen werden. Inhaltliche Ziele Die Schülerinnen und Schüler sollen in Teamarbeit kommunikative Kompetenzen erlernen. unterschiedliche Ausdrucks- und Darstellungsformen erproben. innerhalb eines umfangreichen Projekts selbstständig Aufgaben übernehmen. die Wirkung digitaler Medien in einem Theaterstück erfahren. Ziele im Bereich der Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Bilder als Visualisierungsinstrumente nutzen. großformatige Bildprojektionen gestalten. Töne als Unterstützungselement gezielt einsetzen. mediale Räume gestalten lernen. Thema PLAY IT - Theater multimedial Autorin Sabine Kretschmer Fach Kunst, Musik und Deutsch Zielgruppe Sekundarstufe I Zeitraum Projektwoche oder im Rahmen einer AG in einem Schulhalbjahr Verlaufsplan Verlaufsplan PLAY IT - Theater multimedial zur Unterrichtseinheit Medien Digital-Kamera, Mini-Disc-Recorder, Beamer, Rückprojektionsleinwand, Multimedia-Computer Software Visualisierungssoftware, Soundbearbeitungsprogramm Voraussetzungen Grundkenntnisse in der digitalen Bild- und Tonbearbeitung Lockern, lösen und entfalten Es ist wichtig die gemeinsame Projektarbeit mit gezielten Übungen zu begleiten. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer stimmen sich bei solchen Übungen auf das Thema ein, sie lockern sich und lösen Anspannungen. Erst wenn sich jede Person einmal mit den anderen im Raum bewegt und kommuniziert hat, fällt es anschließend leichter, sich selbst darzustellen. Denn das darstellende Spiel bietet Raum und Zeit, über sich selbst nachzudenken und sich in Gruppenprozesse zu vertiefen. Fragen wie "Wer bin ich?", "Wie wirke ich?", "Wie möchte ich sein?", "Wie verhalte ich mich?" werden im Handlungsprozess erlebbar. Dynamik in der Gruppe Das Theaterspielen spricht alle Sinne an. Es fördert das Wahrnehmungs- und Ausdrucksvermögen, das Einfühlungsvermögen und die sozialen Kompetenzen in der Gruppe. Dafür ist es günstig, mit allen Teilnehmerinnen und Teilnehmern des Projekts zu Beginn durch eine spielerische Sequenz einzusteigen und einen gemeinsamen Abschluss zur Tagesauswertung anzubieten. In den Arbeitsphasen muss auf die Stimmungen in den Gruppen reagiert und auch auf eventuelle Missstimmungen geachtet werden. Spiele zur Gruppenstärkung können dabei effektive "Helferlein" sein. Übungen zur Improvisation und Szenengestaltung Im Theater-Medien-Projekt wurden für die "Phase des Ankommens" spielerische Inputs angeboten, bei denen alle mitmachen konnten. Bei diesen Aufwärmübungen konnten bereits Elemente des Darstellens gezielt einbezogen werden. Zwei Übungen sollten die Fähigkeiten für Improvisation und Szenengestaltung geben. Die erste Übung gibt einen offenen gestalteten Impuls, bei dem Improvisation individuell erprobt werden kann. In der zweiten geführten Aufgabenstellung wird eine Situation vorgegeben, die als Szene nachempfunden und dargestellt werden soll. Wahrnehmung der Körperteile Alle gehen kreuz und quer durch den Raum, ohne einander zu beachten. Dann wird die Wahrnehmung auf verschiedene Körperteile gelenkt. Die Aufgaben lauten: Erspürt mit den Füßen den Boden, rollt weich ab. Geht stark auf den Außenfuß und dann auf den Innenfuß. Geht hoch, mit Körperspannung, stolz, tief und schlaff. Kontaktaufnahme mit anderen Dann geht es weiter mit der Kontaktaufnahme untereinander. Wer auf einen anderen trifft, nimmt ohne zu sprechen kurz Kontakt auf: Geheimgruß: Berührt einander kurz oder verbeugt euch diskret. Teilt euch mit den Augen etwas Bedeutendes oder Trauriges mit. Der Erste begrüßt mit einer Grimasse, die der Zweite zurückgibt. Begrüßt einander lautstark in Kauderwelsch. Umarmt euch schweigend. Nehmt euch eine kleine zeremonielle Begrüßungsform vor, begrüßt euch entsprechend, wenn ihr aufeinander trefft. Zum Bahnhof eilen "Zum Bahnhof eilen" ist Thema für eine spielerische Einstimmung auf die Theaterarbeit. Die Schülerinnen und Schüler bewegen sich in unterschiedlichem Tempo (Stufe 1 bis 6) durch den Raum. Jeder ist allein unterwegs und darf niemanden berühren. Dennoch entsteht ein Gemeinschaftsgefühl, da alle in derselben Situation sind. Das Tempo wird in den einzelnen Stufen vorgegeben. Je höher das Tempo ist, desto mehr Achtsamkeit ist gefordert. Die Schüler/innen und Schüler folgen einzelnen Aufgaben, ohne je anzuhalten. Folgende Szeneaufgaben werden gestellt: Geht in gemütlichem Spaziertempo durch den Raum. Geht euren eigenen Weg. Nehmt euch vor, jeden Teil des Raumes zu betreten. Ihr seid auf dem Weg zum Bahnhof. Zum Glück seid ihr frühzeitig von zu Hause weg. So könnt ihr unbekümmert und gemütlich schlendern. Hier und dort könnt ihr sogar jemanden grüßen (Stufe 1). Jetzt schaut ihr auf die Uhr. So viel Zeit habt ihr gar nicht. Ihr beschleunigt den Schritt (Stufe 2). Ihr erhascht einen Blick auf die Turmuhr. Diese zeigt eine fortgeschrittene Zeit an. Ob eure Uhr falsch geht? Ihr beschleunigt nochmals (Stufe 3). Ihr kommt am Uhrengeschäft vorbei. Ein hastiger Blick ins Schaufenster zeigt viele Uhren mit verschiedenen Zeitangaben. Das irritiert euch. Und ihr dürft den Zug nicht verpassen (Stufe 4). Endlich ist die Bahnhofsuhr in Sicht. Nur noch eine Minute bis zur Abfahrt! (Stufe 5). Atemlos kommt ihr auf dem Bahnsteig gerannt (Stufe 6) und seht nur noch das Schlusslicht des Zuges. Nach einem kurzen Zeichen des Ärgers schlendert ihr gemütlich wieder zurück (Stufe 1). Zusammenspiel von Theater- und Multimedia-Gruppe Das gesamte Theater-Medien-Projekt umfasst das Moment der multimedialen Inszenierung. Hierzu gehören die Vorbereitung des Darzustellenden und die Produktion von Medienereignissen. Im Theater-Medien-Projekt geschah dies in zwei aufeinander folgenden Schritten. Die Theater-Gruppe überarbeitete die szenische Vorlage, das Skript eines Theaterstückes, studierte das szenische Spiel ein und wählte passende Requisiten aus. Die Multimedia-Gruppe erarbeitete Bildprojektionen und Sounds für das Stück und probte Übergänge und Effekte. Die eigentliche Inszenierung wurde erst im zweiten Schritt, im Zusammenspiel beider Gruppen realisiert. Erst die Fotos, dann die digitale Bearbeitung Für eine Szene des Theaterstücks soll die Multimedia-Gruppe einen Hintergrund gestalten, in der die Schauspieler durch das Lösen eines Ziegelsteines aus einer Mauer in einen Geheimgang stürzen. Mit einem stehenden Bild ist diese Aufgabe nicht zu lösen, deshalb muss eine Sequenz mit verschiedenen Bildern gestaltet werden. Auf Anregung fotografieren die Schülerinnen und Schüler mit der Digitalkamera eine gemauerte Säule in der Schule. Um das Lösen eines Steines und den anschließenden Sturz in den Tunnel in der Szene darstellen zu können, ist eine digitale Nachbearbeitung der Fotografien erforderlich. Arbeit mit dem Video-Jockey-Programm Der Sturz in einen Tunnel wird mit Computereffekten clipartig umgesetzt. Die gesamte Sequenz soll aussehen wie ein Videoclip. So greifen die Schülerinnen und Schüler in der Darstellung des Sturzes auf einen Effekt aus einem Video-Jockey-Programm (ArKaos VJ) zurück. Mit diesem Programm können einzelne Tasten mit Bildern belegt und zugleich Effekte auf die Bilder angewendet werden. Bei einem dieser Effekte wird das Bild der gemauerten Wand zu einer Röhre und bewegt sich dabei so, als würde man in die Röhre hinein gesogen. Die Geschwindigkeit der Bilder passen die Schülerinnen und Schüler an einen eingespielten Sound an. Der fertige Effekt erinnert an Szenen in Action- oder Science-Fiction-Filmen, in denen die Helden etwa durch Luftschächte fliehen. Effekte in Videoclip-Manier Von der Vielzahl der Effektmöglichkeiten zeigen sich die Schülerinnen und Schüler beeindruckt. Und dennoch begründen sie ihre Auswahl schließlich mit der Prämisse, dass der gewählte Effekt ohne Brüche in das Schauspiel passen muss. An der Produktion der Sturz-Sequenz zeigt sich, wie bei der multimedialen Gestaltung der Hintergründe die Geschwindigkeit der Effekte und das Zusammenspiel von Ton und Bild thematisiert werden. Es wird deutlich, dass die Schülerinnen und Schüler präzise Vorstellungen davon haben, welches Tempo sie an welcher Stelle durch ihre Projektion darstellen möchten. Die Orientierung an einer Videoclip-Ästhetik zeigt, dass sich diese Vorstellungen aus Rezeptionserfahrungen ableiten. Mehr als nur Kulisse Immer wieder wird beim Theater-Medien-Projekt die Grenze zwischen Projektion und Schauspiel, zwischen multimedial gestalteten Bilder- und Soundwelten und real gespieltem Theater thematisiert. Dann ist die multimediale Projektion mehr als nur Kulisse, sondern vielmehr ein Teil der Handlung. In diesen Momenten müssen sich die Schauspielerinnen und Schauspieler auf die Kulisse einlassen und mit ihr agieren, anstatt nur davor zu spielen. Beispielhafte Entgrenzung Anhand einer einfachen Szene kann diese Entgrenzung verdeutlicht werden. Die Rahmenhandlung des Theaterstücks bilden zwei Szenen: Am Anfang und am Ende des Stückes schreibt die Hauptfigur Daniel in ein Tagebuch. In einem klassischen Stück hätte die Schauspielerin oder der Schauspieler vermutlich mit einem Buch an einem Tisch gesessen und laut sprechend geschrieben. Anders beim Theater-Medien-Projekt. Hier spielen Daniel und die Kulisse. Die Kulisse ist ein Foto eines Jugendzimmers. Darauf zu sehen sind ein Schulrucksack, ein Keyboard und ein aufgeschlagenes Buch auf dem Fußboden. Daniel sitzt vor der Projektion und schreibt scheinbar auf die Leinwand und zugleich in das Buch, während der von ihm gesprochene Text aus dem Off von einem Rechner eingespielt wird. Interaktion mit dem Medialen Da das Buch fest auf der Leinwand verankert ist, stellt sich für den Schauspieler die Notwendigkeit, sich räumlich an der Projektion zu orientieren. Zugleich muss er seine virtuelle Schreibhandlung zeitlich synchron mit der Toneinspielung koordinieren. Hier wird in einer scheinbar einfachen Szene die Grenze zwischen real Gespieltem und medial Dargestelltem verwischt. Die Wirkung der Projektionen Erst am letzten Tag des Projekts konnte die Multimedia-Gruppe die Wirkung ihrer Bilder und Clip-Sequenzen als Projektionen auf dem Beamer mit dem Schauspiel erleben. Dabei wurde deutlich, dass eine solche Inszenierung immer auch ein Abstimmen auf verschiedene Vorstellungen und Gegebenheiten ist. Anders als es sich viele der Teilnehmerinnen und Teilnehmer vorgestellt hatten, konnten die Bilder nicht von oben oder hinten auf die Leinwand projiziert werden, sondern die Schauspielerinnen mussten im Lichtstrahl der Projektionen spielen. Hierdurch entstanden Schattenwürfe auf der Leinwand, an denen sich viele zunächst störten. Diskrepanz zum gewohnten Wahrnehmungsangebot Die Diskrepanz zwischen den aus gewohnten Wahrnehmungsangeboten genährten Ansprüchen und den Möglichkeiten innerhalb der Projektarbeit wurde jedoch akzeptiert. Der Stolz auf das Entstandene und der Gesamteindruck überwogen. Es zeigte sich, dass im eigenen Gestalten die Gelegenheit wahrgenommen wurde, von präformierten Erwartungen Abstand zu nehmen und sich auf andere, nicht kommerziell durchgestylte Wahrnehmungsangebote einzulassen. Auffällig war dennoch, dass sich die Schülerinnen und Schüler vorzugsweise innerhalb bestehender Gestaltungslogiken von Bild und Ton bewegten und diese in ihren Arbeiten aufnahmen. Kaum nutzten sie die multimedialen Möglichkeiten dazu, Gestaltungserwartungen zu durchbrechen und damit Überraschung oder Irritation zu stiften. Präformierung durchbrechen Hier stießen die Teilnehmerinnen auf eine Grenze, die sie nur durch Betreuung seitens der Pädagoginnen und Pädagogen überwanden. Durch Anregung wurde in einigen Szenen ein Bild so stark verfremdet, dass es nicht mehr eindeutig den Vorlagen aus Kino und Musikfernsehen zuzuordnen war. Der Mut zum Bruch mit Erwartungen schöpfte sich aus den mehrfachen Bekräftigungen, dass ihre Gestaltung für das Publikum dennoch ansprechend sei. Die "Begrenzung durch Präformierung", also die Grenzsetzung durch bestehende Gestaltungslogiken zu durchbrechen, wagten die Schülerinnen und Schüler nur durch bestärkendes Feedback. MIXTOUR - Das Medienmobil Arbeitsgemeinschaft Jugendfreizeitstätten Sachen e.V. (Hrsg.): Mixtour - Das Medienmobil. Ansätze, Methoden und Reflexionen ästhetischer Bildung mit neuen Medien, Chemnitz 2005.

  • Kunst / Kultur
  • Sekundarstufe I

Tablets und Tools im inklusiven Unterricht

Fachartikel

Dieser Fachartikel stellt exemplarisch drei verschiedene Tools vor, die inklusives Lernen in der Grundschule und Sekundarstufe I unterstützen können. Die digitalen Werkzeuge wurden auf verschiedenen Veranstaltungen der Stiftung barrierefrei kommunizieren! von pädagogischen Fachkräften getestet, die mit Kindern mit Förderbedarf arbeiten. Mathematik mit mathildr: Menge und Zahl verstehen App speziell für Menschen mit Downsyndrom Die kostenfreie App "mathildr" wurde speziell für Menschen mit Down Syndrom entwickelt. Sie eignet sich auch für Lernende mit Dyskalkulie und Lernschwierigkeiten. Die App unterstützt Lernende, den Zusammenhang von Menge und Zahl zu verstehen. Auf dieser Basis bietet sie eine visuelle Unterstützung für erste eigene Rechenoperationen. Die Entwickler gehen davon aus, dass die häufigen Mathematik-Schwierigkeiten von Menschen mit Down Syndrom darin begründet sind, dass die Materialien aus dem Mathematik-Anfangsunterricht zu komplex sind. Es bedarf also Materialien, die auf die Wahrnehmungsbesonderheiten der Zielgruppe abgestimmt sind. Die App gibt es in den Sprachen Deutsch und Englisch. Sie funktioniert offline. Bei der Darstellung der Zahlen 1, 4, 7 und 9 kann zwischen zwei verschiedenen Varianten gewählt werden. Individuell angepasste Aufgabenstellungen Bei mathildr werden Mengen als Kirschen-Bündel beziehungsweise Zweier-Paar visualisiert. Diese können in drei Mengen-Räumen dargestellt werden: 4, 10, 20. Den Lernenden soll klar werden, dass zum Beispiel die visualisierte Menge "sechs Kirschen" der Zahl "6" entspricht. Wenn dies zuverlässig verstanden wurde, können einfache Rechenoperationen durchgeführt und visualisiert werden (durch einen Raben, der Kirschen "auffrisst" sowie der Abbildung der dazugehörigen Rechenoperationen, zum Beispiel "6 minus 1"). Das Ergebnis wird jedoch nicht angezeigt, sondern soll von den Lernenden visuell erfasst und verstanden werden. mathildr ist bewusst keine App, die vorgefertigte Aufgaben anbietet, mit denen sich Lernende unbegleitet beschäftigen sollen. Vielmehr sollen sie bei der Arbeit mit der App sprachlich begleitet werden und auf sie angepasste Aufgaben angeboten bekommen. Beispiele für die Arbeit mit der App im Unterricht Beispiele dafür, wie mit der App gearbeitet werden kann, gibt es im Bereich "Lernideen" auf der mathildr-Webseite. Weitere Materialien können das Lernen mit mathildr unterstützen, zum Beispiel Lernkarten, Holzwürfel sowie ein Holzbrett, auf dem Holz-Kirschenpaare bis zur Menge "10" abgelegt werden können. Kinder mit Down Syndrom haben häufiger feinmotorische Schwierigkeiten, für sie ist das Handling mit der Touch-Oberfläche des Tablets barrierefreier. Für andere Kinder können haptische Materialien eine gute Ergänzung sein. Hier muss individuell abgewogen werden. Anybook Reader: Sprache fördern und zugänglich machen Sprachaufnahmen zu Materialien erstellen Der Anybook Reader ist ein stiftförmiges Gerät, mit dem sich Materialien durch Sprachaufnahmen vertonen lassen. Auch Kinder verstehen das Aufnahme-Prinzip schnell: Man klebt auf die gewünschte Stelle einen Sticker, wechselt durch Drücken der Aufnahme-Taste in den Aufnahme-Modus, berührt den Sticker mit der Stiftspitze und spricht. Nach dem Verlassen des Aufnahme-Modus kann die Aufnahme durch Berühren des Stickers mit dem Stift abgespielt werden. So lassen sich die vielfältigsten Materialien und Gegenstände vertonen, zum Beispiel Bücher, Anleitungen, Spiele und Poster. Einsatzmöglichkeiten des Audio-Stifts in verschiedenen inklusiven Kontexten Der Audio-Stift ermöglicht Zugänge zu (Lern-) Inhalten und Beteiligungsmöglichkeiten für Kinder, die (noch) nicht ausreichend lesen und schreiben können , zum Beispiel aufgrund von Lernschwierigkeiten, Legasthenie oder einer Sehbehinderung. Kinder können sich über den Stift Inhalte vorlesen lassen und selbst einsprechen. Bei sehbehinderten Kindern muss die Stelle, an der der Sticker klebt (es gibt transparente und weiße Sticker) zusätzlich durch fühlbare Aufkleber markiert werden. Die Sticker können beliebig häufig "übersprochen" werden. Dies motiviert dazu, mit den Aufnahmen zu experimentieren, sie sich genau anzuhören, verbessern zu wollen, sie zu wiederholen. Auf diese Weise können die Hörwahrnehmung und die (Aus-) Sprache spielerisch gefördert werden . Wenn Kinder in bestimmten Situationen nicht sprechen können, zum Beispiel aufgrund von Mutismus, ist es denkbar, dass sie vorher im geschützten Rahmen ein Referat einsprechen oder eine Passage aus einem Buch vorlesen und diese später als mündliche Leistung in der Klasse abspielen. Kinder, die aufgrund einer Sprachbehinderung nicht lautsprachlich kommunizieren, können den Audio-Stift als Tool für die Unterstützte Kommunikation einsetzen. So lässt sich zum Beispiel ein sogenanntes Ich-Buch einfach vertonen. Ich-Bücher enthalten zum Beispiel Fotos von Familienangehörigen und Freunden, von Essen, Spielzeug oder Musik, die man mag und ermöglichen es dem Kind, von sich und seinen Wünschen zu erzählen. Einsatzideen aus der pädagogischen Praxis Für den kreativen Einsatz in größeren Kindergruppen, in der die Kinder selbst Sprachaufnahmen erstellen, sind Kopfhörer unverzichtbar, da die Stifte sonst zu laut sind beziehungsweise man die Aufnahmen nicht mehr versteht. Auf der Webseite www.anybookreader.de gibt es einen Best-Practise-Bereich. Hier haben Fachkräfte Einsatzideen aus ihrer pädagogischen Praxis geteilt, die verdeutlichen, wie der Stift im inklusiven Unterricht eingesetzt werden kann. Osmo: Digitale (Lern-) Spiele zum Anfassen Kombination aus digitalen und haptischen Elementen Osmo verbindet auf ungewöhnliche Weise digitale Lernspiele mit Elementen zum Anfassen. Das iPad steht dabei in einer Halterung. Über der iPad-Kamera wird ein Reflektor aufgesteckt, der das, was vor dem Tablet liegt, spiegelt und in das Spielgeschehen der App integriert. Das können zum Beispiel bei Osmo Tangram geometrische Formen sein. Auf dem Bildschirm erscheinen Figuren, die mit den Formen nachgelegt werden müssen – je nach Schwierigkeitsgrad eine mehr oder weniger knackige Herausforderung für das räumliche Vorstellungsvermögen. Weitere empfehlenswerte Osmo-Lernspiele Bei Osmo Coding entsprechen die Spielsteine Programmier-Befehlen wie NACH LINKS, RECHTS, OBEN, UNTEN, SPRINGEN und so weiter. Diese müssen kombiniert werden, um die Spielfigur Awbie durch ein Labyrinth zu steuern und möglichst alles einzusammeln. Osmo Coding soll bereits Kindern ab fünf Jahren erste Programmier-Logiken vermitteln. Das Spielgeschehen ist schön gestaltet, Konzentration, Ausdauer und logisches Denken sind gefragt. Bei Osmo Pizza geht es darum, einen Pizzaladen zu führen – mit allem, was dazu gehört: Pizzen backen, Kunden zufrieden stellen durch schnelles Servieren der Pizza und ebenso zügiges und korrektes Abkassieren. Schließlich muss der Pizza-Belag bestellt und die Miete kassiert werden. Das Tempo ist hoch, der Spaß ebenso. Die App kann an individuelle Rechenfähigkeiten angepasst werden. So kann zum Beispiel eingestellt werden, ob man nur ganze Scheine oder auch Münzen herausgeben muss. Spiele mit klassischen Lerninhalten fehlerhaft Ausgerechnet die zwei Spiele mit den "klassischen" Lerninhalten Mathe und Deutsch sind fehlerbehaftet: Osmo Words kann mit deutschen Umlauten nichts anfangen, bei Osmo Numbers funktioniert die Multiplikation nicht immer. Daher sind sie nur eingeschränkt zu empfehlen. Trotz dieses Mankos bewerteten die Facherzieherinnen und -erzieher für Integration, die die Osmo-Spiele testeten, diese durchweg positiv und als für unterschiedliche Kinder mit Förderbedarf sehr geeignet.

  • Fächerübergreifend
  • Sekundarstufe II

AJAX II: Implementierung der serverseitigen Komponenten

Unterrichtseinheit

Der zweite Teil der AJAX-Unterrichtssequenz befasst sich mit den serverseitigen Elementen der Anwendung. Dabei handelt es um die MySQL-Datenbank und die PHP-Scripte zur Interaktion mit der Datenbank und der Kommunikation mit den Clients. Diese Unterrichtsstunden haben zum Ziel die serverseitigen Komponenten der Webanwendung (MySQL-Datenbank und PHP-Skripte) zu implementieren. Die Basis dafür ist die Demoanwendung, die im Hinblick auf dieses Ziel zu analysieren ist. Die Lerngruppe erarbeitet das Datenmodel (Datenbanktabellen und Tabellenfelder) sowie die Anwendungs- und Kommunikationsfälle (Use Cases), mit denen die Anwendungslogik realisiert werden kann. Verwendung von Skripten Die Implementierung der PHP-Skripte soll von den Lernenden selbstständig mithilfe der zur Verfügung gestellten Informationsquellen durchgeführt werden. Um Zeit zu sparen, bietet es sich hier an, arbeitsteilig vorzugehen: Die zu implementierenden Skripte werden auf Gruppen aufgeteilt. Das ist ohne Lernverlust möglich, weil die Skripte weitgehend gleichartig strukturiert sind. Die Lehrperson kann situationsabhängig entscheiden, ob Teile der Demoanwendung vorgegeben werden. Didaktische Reduktion PHP ist eine mächtige und objektorientierte Programmiersprache, von der im Rahmen dieses Projekts nur ein vergleichsweise kleiner Teil benötigt und behandelt wird. Eine Hilfsklasse namens MySQL_class in der die PHP-Funktionen des MySQL Application Interface (API) gekapselt sind, wird vorgegeben. Diese Klasse erleichtert die Implementierung der erforderlichen Datenbankoperationen. Als konkretes Beispiel für die Anwendung dieser Klasse dient das Skript register.php, mit dem neue Benutzer in der Datenbank registriert werden. Ablauf der Unterrichtseinheit Das Datenmodel der Anwendung Die Schülerinnen und Schüler erstellen eine MySQL-Datenbank, indem sie die serverseitig erforderlichen Daten erarbeiten und entsprechend umsetzen. Serverseitige Kommunikationskomponenten Die Schülerinnen und Schüler lernen verschiedene Komponenten eines PHP-Scripts kennen und versuchen, eine Server-Client-Kommunikation aufzubauen. Implementierung der Kommunikationskomponenten Die Schülerinnen und Schüler programmieren in der PHP-Programmiersprache und beginnen die Funktionsweise des Scripts zu verstehen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen die Funktionalität der Anwendung analysieren und ausgehend von den Ergebnissen eine MySQL-Datenbank entwickeln und implementieren. PHP-Skripte implementieren, die mit der Datenbank und den Clients kommunizieren. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Informationen in deutsch- und englischsprachigen Internetforen und -tutorien beschaffen, auswerten und für die Entwicklungsarbeit benutzen. eine zur Verfügung gestellte PHP-Klasse für die Interaktion mit der Datenbank integrieren und benutzen. Thema AJAX II: Implementierung der serverseitigen Komponenten Autor Dr. Ralf Seliger Fach Web-Programmierung, Informationstechnik, Informatik Zielgruppe Informationstechnische Assistentinnen und Assistenten (Oberstufe) Zeitraum etwa 12 Unterrichtsstunden Medien Computer, Internet Technische Voraussetzungen Rechnerraum mit Internetzugang und Beamer Fachliche Lernvoraussetzungen Die Lernenden sollen über praktische Kenntnisse in der prozeduralen Programmierung verfügen. Planung Verlaufsplan AJAX II Die Entwicklung des Datenmodells für die Webanwendung Tic Tac Toe bis zur Implementierung der Datenbank gliedert sich in vier Schritte: Analyse der Anwendungsfälle (Use Cases) der Anwendung (Registrierung, Anmeldung, Angebotsabgabe, Angebotsannahme, Spiel, Reset) Erarbeitung der für die Organisation der Anwendungsfälle serverseitig erforderlichen Daten Realisierung in Form einer relationalen MySQL-Datenbank Implementierung der Datenbank Einrichtung Die entwickelte Datenbank wird mithilfe der Webanwendung phpMyAdmin auf dem Server implementiert. Gleichzeitig wird ein Datenbankbenutzer mit den erforderlichen globalen Rechten SELECT, INSERT, UPDATE und DELETE eingerichtet. Falls erforderlich, sind die Lernenden darauf hinzuweisen, dass mit geeigneten Maßnahmen dafür zu sorgen ist, dass sich niemand doppelt anmelden kann. Komponentenerstellung Um die serverseitigen Funktionalitäten der Webanwendung in möglichst übersichtliche, klar voneinander abgegrenzte Pakete beziehungsweise Module zu unterteilen, sollte für jeden Anwendungsfall eine eigene so genannte Kommunikationskomponente erstellt und in Form eines PHP-Skripts implementiert werden. So wird zudem verhindert, dass zu stark divergierende Ergebnisse entstehen. Komponententabelle Aus den erarbeiteten Anwendungsfällen ergeben sich unmittelbar die folgenden Komponenten: Komponente Zweck register.php Registrierung eines neuen Benutzers login.php Anmeldung eines registrierten Benutzers offer.php Veröffentlichung eines Spielangebots accept.php Annahme eines veröffentlichten Angebots move.php Verarbeitung eines ankommenden Spielzugs resetGame.php Zurücksetzen des Zustands der Anwendung poller.php Beantwortung der periodischen Client Requests Polling-Komponente Die Polling-Komponente poller.php ist dafür zuständig, serverseitig diese regelmäßig eintreffenden Requests entgegen zu nehmen, zu verarbeiten und zu beantworten. Darüber hinaus soll sie die Datensätze von Benutzern entfernen, die längere Zeit keine Requests mehr gesendet haben und somit offline sind (Demoanwendung: drei Sekunden bei einem Polling-Intervall von einer Sekunde). Insgesamt ist die Polling-Komponente deutlich aufwändiger und komplexer als die übrigen Komponenten. Für die Client-Server-Kommunikation wird das Hypertext Transfer Protocol (HTTP) verwendet: Die Clients senden Requests zum Server; die Requests werden vom Server beantwortet. Der Server hat keine Möglichkeit, die Clients aktiv anzusprechen und ihnen Daten zu übertragen; er beantwortet ausschließlich Requests. Es ist daher erforderlich, dass die Clients den Server in regelmäßigen Intervallen ansprechen (Polling), um über den aktuellen Zustand der Anwendung informiert zu werden (aktuell angemeldete Benutzer, aktuell vorliegende Spielangebote, Angebotsannahmen, ein neuer Zug des aktuellen Gegners) Nachdem die zu programmierenden Komponenten im Unterricht anhand der Anwendungsfälle identifiziert wurden, sollen die Lernenden mithilfe des folgenden Aufgabenblatts die Input- und Outputdaten sowie die Algorithmen entwickeln, die in den Komponenten zu implementieren sind. Die Datei util.php, welche die Klasse MySQL_class enthält, ist den Lernenden zur Verfügung zu stellen. Assoziative Arrays Ein wichtiger Aspekt der Programmiersprache PHP sind die "Assoziativen Arrays". Im Gegensatz zu nummerisch indizierten Arrays kann man auf die Elemente (Werte beziehungsweise Values) assoziativer Arrays mithilfe von Strings (Schlüssel beziehungsweise Keys) zugreifen. Dies sollte für die Verarbeitung der Datenbankabfragen ausgenutzt werden, weil es die Lesbarkeit des Codes stark verbessert. Testcode für die PHP-Scripte Die korrekte Funktionsweise der Skripte kann während der Entwicklung zum Beispiel mithilfe eines einfachen XHTML-Formulars getestet werden. Das folgende Listing zeigt den XHTML-Code des Testformulars für das Anmeldeskript login.php: Nach Absendung des Formulars zeigt ein Blick in die Datenbank mit phpMyAdmin sowie auf das zurück gelieferte XML-Dokument, ob das Skript login.php wie gewünscht funktioniert. Für die anderen Skripte ist das Formular entsprechend zu modifizieren. Informationsblätter Als konkretes Beispiel für die Implementierung kann das ausführlich kommentierte Skript register.php herangezogen werden, das auf dem folgenden Infoblatt exemplarisch abgedruckt ist und auf dem auch die Hilfsklasse MySQL_class dokumentiert wird. Programmierung Als Konsequenz der Tatsache, dass die Client-Server-Kommunikation mithilfe von AJAX (Asynchronous JavaScript and XML) realisiert wird, müssen die serverseitigen Komponenten XML-Dokumente produzieren und zurückliefern. Als Root-Element des XML-Dokuments wird in der Demoanwendung in allen Skripten verwendet. Grundsätzlich ist die Namenswahl natürlich beliebig. Es ist jedoch auf Konsistenz zwischen Client und Server zu achten. Hinweis Wenn ein anderer Name für den Root-Tag gewählt werden sollte, muss dies auch in der Datei util.php geändert werden. Innerhalb der XML-Elemente sind etwa unterschiedliche Benutzernamen durch definierte Zeichen wie zum Beispiel senkrechte Striche ( | ) voneinander zu trennen, damit sie clientseitig wieder voneinander getrennt werden können.

  • Informationstechnik
  • Sekundarstufe II

Gleichungen und Ungleichungen - Fehler produktiv nutzen

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Gleichungen und Ungleichungen" wird den Schülerinnen und Schülern durch interaktive, webbasierte Arbeitsmaterialien aufgezeigt, wie sie Fehler produktiv nutzen können.Der "Fehler" ist im Unterricht für viele Schülerinnen und Schüler ein mit negativen Assoziationen belegter Begriff. Wer Fehler macht, der kann etwas nicht. Dabei kann gerade im Mathematikunterricht ein nachhaltiger Lernerfolg erreicht werden, wenn man lernt, Fehler zu erkennen, ihre Ursachen zu beschreiben und das Wissen um Fehler produktiv umzusetzen. Die Verwendung webbasierter interaktiver Arbeitsblätter zum Thema Gleichungen und Ungleichungen ermöglicht Schülerinnen und Schülern in dieser Unterrichtseinheit einen neuen Umgang mit Fehlern. Die eingesetzten Online-Arbeitsblätter sind Bestandteil der umfangreichen Unterrichtsmaterialien von realmath.de . Bei der Bearbeitung des ersten Arbeitsblattes analysieren die Schülerinnen und Schüler die Hausaufgaben des fiktiven Geschwisterpaares Paul und Paula, suchen Fehler und beschreiben deren Ursachen. Anschließend begegnen sie in einem zweiten Online-Arbeitsblatt Aufgabenstellungen, bei denen sie ihre Fehleranalyse produktiv umsetzen können: Sie bauen ganz bewusst Fehler in Gleichungen ein, die ihre Partnerin oder ihr Partner dann korrigieren soll. Die hier vorgestellte Unterrichtseinheit entstand im Rahmen der Mitarbeit am SINUS-Transfer -Projekt. Sie soll insbesondere aufzeigen, wie Zielsetzungen von SINUS-Transfer durch die Unterstützung webbasierter Arbeitsblätter umgesetzt werden können (Modul 3: Aus Fehlern lernen).Das Lösen von Gleichungen und Ungleichungen durch Äquivalenzumformungen sowie das Inversions- und Distributivgesetz müssen bereits besprochen und an Beispielen behandelt worden sein. Die Unterrichtseinheit selbst basiert auf zwei HTML-Seiten, die mit jedem Internet-Browser (zum Beispiel Internet Explorer oder Mozilla) dargestellt werden können. Methodische Vorgehensweise Wie können die negativen Vorerfahrungen der Schülerinnen und Schüler mit dem Begriff "Fehler" ins Positive gewendet werden? Unterrichtsverlauf "Gleichungen und Ungleichungen" Beschreibung der Unterrichtsphasen, Hinweise zum Einsatz der Arbeitsmaterialien und Screenshots der Online-Arbeitsblätter Bezug der Unterrichtseinheit zu SINUS-Transfer Aus Fehlern lernen - Schwerpunkt von SINUS-Modul 3 ist die Rehabilitierung des Fehlers als Lerngelegenheit. Die Schülerinnen und Schüler sollen Fehler in bearbeiteten Gleichungen und Ungleichungen finden. Fehler und deren Ursachen beschreiben. das Wissen über Fehler kreativ und produktiv umsetzen. Mit Fehlern produktiv umgehen Fehler wirken auf Schülerinnen und Schüler oft demotivierend, da sie häufig Fehler mit Versagen gleichsetzen. Diese negativen Vorerfahrungen gilt es ins Positive zu wenden, wenn Schülerinnen und Schüler lernen sollen, produktiv mit ihren Fehlern umzugehen. Lernen aus fremden Fehlern Dem Problem der Demotivation kann begegnet werden, wenn fremde und nicht eigene Fehler als Lerngegenstand herangezogen werden. Das erste interaktive Online-Arbeitsblatt dieser Unterrichtseinheit bedient sich einer solchen Ausgangslage: Die fiktiven Geschwister Paul und Paula kommen bei ihren Hausaufgaben zu unterschiedlichen Ergebnissen. Diese sollen nun von den Schülerinnen und Schülern analysiert und auf Fehler hin untersucht werden. Die Lernmotivation wird bei dem Online-Arbeitsblatt zusätzlich dadurch erhöht, dass die Suche nach fremden Fehlern als Wettbewerb organisiert ist, in dem die Lernenden Punkte sammeln. Da fremde Fehler auch immer Muster eigener Fehler beinhalten, kann das Analysieren und Beschreiben fremder Fehler zu einem Kompetenzzuwachs für den Umgang mit eigenen Fehlern führen. Fehler machen als Aufgabe Fehler machen ist erwünscht; besonders schöne Fehler bringen Anerkennung durch Mitschüler und Lehrkraft: Dies klingt beim ersten Hinhören für Schülerinnen und Schüler paradox. Doch man kann auch aus Fehlern lernen, wenn man diese ganz bewusst macht. In jedem Fehler stecken verwertbare Ansätze, und das Wissen um einen potentiellen Fehler trägt dazu bei, diesen selbst nicht mehr zu wiederholen. Das Problem Ein Problem beim Einsatz eines interaktiven webbasierten Arbeitsblattes in Verbindung mit Multiple-Choice-Aufgaben besteht darin, dass Schülerinnen und Schüler einfach per Mausklick alle Möglichkeiten ausprobieren können, ohne sich mit der eigentlichen Problematik der Fehlersuche und der Fehleranalyse auseinander zu setzen. Dem gilt es, methodisch zu begegnen. Technischer Ansatz: Punkte als Anreiz Dies geschieht durch die Gestaltung des interaktiven Arbeitsblattes. Durch die Vergabe von Punkten für das Finden des Fehlers und Punktabzug bei falschen Entscheidungen werden die Schülerinnen und Schüler motiviert, konzentriert und nachhaltig zu arbeiten. Zudem werden die Aufgaben jeweils von einem Schülerpaar bearbeitet, so dass sich die Lernenden auch gegenseitig in ihrem Verhalten kontrollieren. Doch auch dies dürfte das Problem des willkürlichen Klickens noch nicht gänzlich lösen. Methodischer Ansatz: Bearbeitungsvariationen Die Bearbeitung der Aufgaben des Online-Arbeitsblattes geschieht daher in einem Dreierschritt. Zuerst bearbeiten die Schülerinnen und Schüler die Aufgaben am Computer. Anschließend bekommen sie eine Auswahl der Aufgaben mit den Fehlern noch einmal als herkömmliches Arbeitsblatt vorgelegt, verbunden mit der Aufforderung, die Fehler anzukreuzen und als vertiefendes Element den jeweiligen Fehler und dessen Ursache schriftlich zu beschreiben. Abschließend wird das Online-Arbeitsblatt erneut mit einem Beamer projiziert und die Schülerinnen und Schüler tragen im Klassenverband ihre jeweilige Fehleranalyse vor. Durch dieses Vorgehen wird eine nur oberflächliche Bearbeitung der Aufgaben nahezu ausgeschlossen. Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Online-Arbeitsblatt 1 (siehe Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken) in Partnerarbeit. Anschließend gibt die Lehrkraft das Arbeitsblatt aus. Hier sollen die Schülerinnen und Schüler die Aufgaben lösen und die Fehler sowie deren Ursachen schriftlich auf dem Arbeitsblatt festhalten. Dies geschieht ohne Verwendung des Online-Arbeitsblattes. Die Lehrkraft projiziert die einzelnen Aufgaben des interaktiven Online-Arbeitsblattes per Beamer. Dazu erläutert jeweils eine Schülerin oder ein Schüler vor der Klasse die Art des Fehlers und erklärt die richtigen Umformungen. Das zweite interaktive Online-Arbeitsblatt (Abb. 2) kann aufgrund der Programmierung variabel eingesetzt werden. Das Arbeitsblatt dient eigentlich dazu, Gleichungen durch Äquivalenzumformungen zu lösen. Nach jeder Umformung - egal welcher Art - kann diese durch einen Klick auf den Button "Umformungen prüfen" kontrolliert werden. Das Arbeitsblatt kann aber auch genutzt werden, um Fehler bewusst einzubauen. Dies war die in dieser Unterrichtseinheit durchgeführte Variante. Hier waren die Schülerinnen und Schüler aufgefordert, in Partnerarbeit Fehler in die Aufgaben einzubauen. Die jeweilige Partnerin beziehungsweise der jeweilige Partner sollte diesen dann finden und korrigieren (Abb. 3). Die Lehrkraft startet Online-Arbeitsblatt 2 erneut und projiziert es per Beamer. Ausgewählte Schülerinnen oder Schüler tragen auf dem Lehrerrechner ihren Fehler ein und präsentieren diesen der Klasse. Die Mitschülerinnen und Mitschüler sind nun aufgefordert, den Fehler zu finden, ihn verbal zu beschreiben und zu verbessern. Die Hausaufgabe besteht darin, dass sich die Schülerinnen und Schüler selbst Aufgaben mit fehlerhaften Umformungen erstellen, diese auf eine leere Hausaufgaben-Folie schreiben und in der darauf folgenden Stunde präsentieren. Fehler als Lerngelegenheiten Wenn die von Schülerinnen und Schülern im Alltag erworbenen Vorstellungen und Deutungsmuster auf die stringenten und prozeduralen Vorstellungen des Mathematikunterrichts stoßen, entwickelt sich Lernen notwendigerweise auch als Prozess des Fehlermachens und der Fehlerkorrektur. Fehler sollten jedoch weniger als Versagen, sondern vielmehr als Lerngelegenheiten gesehen werden, die es zu nutzen und nicht zu verpassen gilt. Lernförderung statt Bewertung Obwohl Fehler immer individuell und im Einzelnen kaum prognostizierbar sind, gibt es gerade beim Lösen von Gleichungen und Ungleichungen häufig Regel-, aber auch Verständnisfehler. Fehler, die sich durch eine gemeinsame Fehlerlogik auszeichnen, sind für eine produktive Nutzung im Unterricht besonders geeignet. Dies setzt jedoch voraus, dass Fehlermachen im Unterricht ohne Bewertung und Beschämung erlaubt ist und adäquate Handlungsroutinen verfügbar sind, um mit Fehlern lernfördernd umgehen zu können. Kreatives Lernen Interaktive und flexibel im Unterricht einsetzbare Online-Arbeitsblätter eignen sich in diesem Zusammenhang sehr gut, um mit Fehlern spielerisch und kreativ umzugehen. Schülerinnen und Schüler können bei Anderen Fehler suchen und deren Ursache erforschen. Sie erfahren so, dass Fehler nicht nur bei Ihnen auftreten, sondern alltäglich sind. Zudem fördert dies die Einsicht, dass es sich lohnt, Fehler zu analysieren und zu verbessern. Darüber hinaus dürfen und sollen sie sogar in dieser Unterrichtseinheit Fehler machen. Für diese Aufgabenstellung bieten flexibel einsetzbare interaktive Arbeitsblätter Raum für einen ungezwungenen und produktiven Umgang mit Fehlern im Mathematikunterricht. Aus Fehlern lernen Weitere Informationen zu Modul 3 auf der SINUS-Transfer-Website

  • Mathematik / Rechnen & Logik
  • Sekundarstufe I
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