Unterrichtsmaterialien Informatik: Ganze Werke Seite 1/3
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Informatik
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Einheit: Angriffe auf die Datensicherheit durch Social Engineering und Phishing
In dieser Lerneinheit beschäftigt sich Ihre Klasse mit Angriffen auf sensible Daten durch Social Engineering und dessen Sonderform Phishing. Ein fiktives Beispiel eines Hackerangriffs dient als motivierender Einstieg in die Einheit. Anhand von auf zwei Niveaustufen vorliegenden Informationstexten informieren sich die Schülerinnen und Schüler über die wesentlichen Eigenschaften sowie mögliche Gegenmaßnahmen von Social Engineering und Phishing. In Aufgaben und einer Lernzielkontrolle rekapitulieren sie die thematischen Kerninhalte und werden für den kritischen Umgang mit Mails und Kontaktaufnahmen durch Fremde sensibilisiert.
Gesamtwerk
Einheit: Maschinelles Lernen mit neuronalen Netzen
Diese Einheit zum maschinellen Lernen mit neuronalen Netzen spannt fächerübergreifend und praxisbezogen, ausgehend von einer intelligenten Smartphone-App, den Bogen vom menschlichen Lernen und Gehirn bis hin zur Modellierung künstlicher neuronaler Netze. Versetzen Sie Ihre Lernenden in die Lage, maschinelles Lernen in ihrem Alltag zu erkennen und zu verstehen. An Beispielen und Gedankenexperimenten erwerben sie Praxiswissen und theoretische Grundlagen zu Funktionsweise, Modellen und elementaren Algorithmen künstlicher neuronaler Netze. Mit interaktiven LearningApps erweitern sie die Kenntnisse. So vermitteln Sie Ihrer Klasse optimale, breitgefächerte Kompetenzen zu intelligenten Apps mit neuronalen Netzen.
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Einheit: Grundlagen der Modellierung von Softwarestrukturen mit UML-Diagrammen
Die Unified Modelling Language (UML) stellt vielfältige Diagrammtypen zur Modellierung und Planung von Softwaresystemen bereit und findet in der professionellen Softwareentwicklung breite Verwendung. Mit dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler handlungsorientiert die Grundlagen der Modellierung von Softwarestrukturen mit UML-Klassendiagrammen sowie der Darstellung von Abläufen durch UML-Aktivitätsdiagramme.
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Selbstlerneinheit: Informationsbeschaffung, -bewertung und -austausch I
Die Lern- und Übungsmaterialien richten sich an Lernende, die erste Erfahrungen im Umgang mit Computern und Office-Software sowie im Umgang mit dem Internet gesammelt haben. Dafür werden die Themen Digitalisierung analoger Daten, Datenträger, Ordner, Dateinamebehandelt.
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Selbstlerneinheit: Informationsbeschaffung, -bewertung und -austausch II
Die Lern- und Übungsmaterialien richten sich an Lernende, die erste Erfahrungen im Umgang mit Computern und Office-Software sowie im Umgang mit dem Internet gesammelt haben. Dafür werden die Themen Informationsquellen vergleichen und bewerten, Rechte im Internet und Gefahren aus dem Internet behandelt.
Verwandte Themen
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Einheit: Logische Schaltungen
Computer arbeiten mit binären Zahlen, die durch die Zustände 0 und 1 dargestellt werden. Diese Werte ergeben sich aus physikalischen Schaltungen, bei denen Strom entweder fließt (1) oder nicht fließt (0). Logische Funktionen wie UND, ODER und NICHT bilden die Grundlage der digitalen Informationsverarbeitung. Die boolesche Algebra, entwickelt von George Boole, beschreibt diese logischen Operationen. Simulationsprogramme ermöglichen das Nachvollziehen und Entwerfen logischer Schaltungen.
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Einheit: Java-Projektmanagement
Wie immer steht am Beginn eines Entwicklungsprojekts die genaue Analyse der Anforderungen. Der erste wichtige Schritt besteht darin, genau zu verstehen, was eigentlich die Aufgabe ist. Die Erfahrung zeigt, dass besonders bei großen Softwareprojekten die größten Probleme bereits in dieser Phase entstehen. Ihre Klasse vertieft ihr Wissen zu Projektmanagment mit Java mithilfe der Entwicklung eines Würfelspiels.
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Digitale Präsentationstechniken
Moderne visuell unterstützte Präsentationen finden sich mittlerweile überall wieder, egal ob im Bildungsbereich oder in beinahe allen Sparten der Wirtschaft. Der überwiegende Anteil dieser Präsentationen wird mit dem Programm Microsoft PowerPoint erstellt. Dank seiner einfachen Handhabung und Benutzeroberfläche offeriert es den Benutzenden eine breite Palette an Tools zur audiovisuellen Unterstützung ihres Vortrags. Im Zuge umfangreicherer Präsentationen sollte jedoch nicht auf die vielfältigen Komfortfunktionen verzichtet werden. Außerdem sollte immer sichergestellt werden, dass die Präsentation den Vortrag lediglich unterstützen und nicht durch ein Übermaß an Animationen, etc. überlagern sollte.
Gesamtwerk
Einheit: Java - Projektmanagement
""Learning by doing"" – das ist das Motto dieser Lerneinheit, die Ihren Lernenden einen Einblick in die teils abstrakte Welt der Programmierung bietet. Die Jugendlichen erarbeiten in Gruppen die unterschiedlichen Phasen des Projektmanagements und lernen am Beispiel einer Räuber-Beute-Simulation die verschiedenen Schritte in der Planung und Durchführung eines Programmierprojekts kennen. Abschließend tragen Sie gemeinsam mit Ihrer Klasse die Ergebnisse zu einem finalen Programm zusammen.
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Einführung in die Tabellenkalkulation: Zellenformatierung
Um auf geordnete und strukturierte Weise mit Daten umzugehen, kommt man an der Arbeit mit Tabellenkalkulationsprogrammen nicht vorbei. Bringen Sie Ihren Schülerinnen und Schülern bei, wie man eingegebene Daten bei Excel sinnvoll und übersichtlich formatieren kann. Eine Lernerfolgskontrolle am Ende der Einheit stellt sicher, dass die Jugendlichen die Grundlagen der Zellenformatierung verstanden haben.
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Einheit: Erstes Arbeiten mit Entscheidungsbäumen
Die Ampel ist grün – ich kann über die Straße gehen. Wenn heute die Sonne scheint und ich früh nach Hause komme, dann kann ich noch in die Eisdiele gehen. Entscheidungen im Alltag werden abgewägt, nachdem die Bedingungen durchdacht, Handlungsspielräume erst hinsichtlich möglicher Folgen überprüft wurden. Oft dient dabei eine einfache wenn-dann-Bedingung als sinnstiftendes Element um eine Handlung spontan durchzuführen. In dieser einführenden Unterrichtseinheit setzt sich Ihre Klasse mit einfachen Algorithmen auseinander, die in Entscheidungsbäumen eingebettet sind. Dabei lernen die Schüler Entscheidungsbäume auszulesen und zu erstellen.
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Methodenkarte: Autodesk Tinkercad®
Autodesk Tinkercad ist ein 3D-Konstruktionsprogramm. Nutzen Sie diese Toolkarte mit einer Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Entdecken und Nutzen der verschiedenen Werkzeuge von Autodesk Tinkercad für sich selbst zum Auffrischen der Kenntnisse oder für Ihre Klasse.
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Einheit: Künstliche Intelligenz und ihr Nutzen
Kühlschränke, die fehlende Lebensmittel einkaufen, Spracherkennung, die nahezu jede Frage beantwortet oder zum Konsumentengeschmack passende Musik vorschlägt, oder Saugroboter, die unsere Arbeit übernehmen. All diese Smarthome-Beispiele funktionieren wegen ihrer künstlichen Intelligenz.. Aber was ist überhaupt künstliche Intelligenz? In dieser einführenden Unterrichtseinheit setzt sich Ihre Klasse mit der künstlichen Intelligenz auseinander und gewinnt einen ersten Überblick über vorhandene Einsatzgebiete. Dabei sollen diese auch kritisch beleuchtet werden.
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Angriffe auf die Datensicherheit
Anhand eines auf zwei Niveaustufen vorliegenden Informationstextes informieren sich die Schülerinnen und Schüler über die wesentlichen Eigenschaften und das Schadenspotential von Trojanern, Hoaxes und Kettenbriefen. In ausgewählten Aufgabenbeispielen beschäftigen sie sich mit verschiedenen Angriffen von Trojanern und Hoaxes auf die Datensicherheit und hinterfragen ihr eigenes Sicherheitsverhalten kritisch.
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Die Firewall und weitere Schutzmaßnahmen gegen Malware
Anhand eines auf zwei Niveaustufen vorliegenden Informationstextes informieren sich die Schülerinnen und Schüler über die Grundprinzipien des Schutzes gegen Malware, welche sie anhand von Übungsaufgaben festigen. Ein weiterer Informationstext Firewall wird von den Lernenden bearbeitet und das neu erworbene Wissen anhand von Experimenten in der Lernsoftware Filius angewendet sowie in einer abschließenden Lernerfolgskontrolle gesichert. Sollte bei Ihnen oder den Lernenden noch kein Grundlagenwissen zum Programm Filius vorhanden sein, kann die mitgelieferte Methodenkarte zum Einsatz kommen.
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Angriffe auf die Datensicherheit
Anhand eines auf zwei Niveaustufen vorliegenden Informationstextes informieren sich die Schülerinnen und Schüler über die wesentlichen Eigenschaften und das Schadenspotential von Viren und Würmern. In ausgewählten Aufgabenbeispielen und einer Lernzielkontrolle beschäftigen sie sich mit verschiedenen Angriffen von Viren und Würmern auf die Datensicherheit und hinterfragen ihr eigenes Sicherheitsverhalten kritisch.
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Bereiche der Datensicherheit an Fallbeispielen
In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich die Lernenden die Kernbereiche der Datensicherheit – Vertraulichkeit, Verfügbarkeit, Integrität, Authentizität. Anhand von Fallbeispielen wenden sie das Wissen in Form von Aufgaben und einer Lernzielkontrolle an. Dabei wird ihnen klar, dass Daten nie hundertprozentig sicher sind, Datensicherheit aber dann gegeben ist, wenn die Risiken durch angemessene Maßnahmen auf ein vertretbares Maß reduziert sind.
Gesamtwerk
Einheit: Menschliches und maschinelles Lernen
Wie lernen wir und was unterscheidet menschliches von maschinellem Lernen? Ausgehend von einer Alltagsgeschichte beschäftigen sich die Lernenden mit Beispielen des Lernens sowie Lernstrategien und definieren den Begriff „Lernen“. Ihre Klasse beschäftigt sich anschließend mit dem menschlichen Lernen durch Sinneswahrnehmungen sowie durch Ordnen und überträgt diese Lernmethoden auf das maschinelle Lernen (supervised learning, unsupervised learning, reinforcement learning). So lernen Ihre Schülerinnen und Schüler Sensoren sowie die Objektorientierung als Grundmethoden des maschinellen Lernens kennen.
Gesamtwerk
Die Geschichte des Internets
Anhand eines Informationstextes erarbeiten sich die Lernenden die Geschichte des Internets. Sie lernen dabei auch den Grundgedanken des Internets anhand des ARPA-Nets kennen. Die neu erworbenen Informationen sichern sie beim Ausfüllen eines Lückentexts und eines Zeitstrahls. Anhand eines Experiments zum manuellen E-Mail-Versand können sie die Anfänge des Internets praktisch nachempfinden und lernen mit dem Programm Filius zu arbeiten.
Gesamtwerk
Datenschutz im Unternehmen und Datenskandale
In dieser Unterrichtseinheit beschäftigen sich die Lernenden anhand von Informationstexten und Internetlinks mit den Grundsätzen der Datenschutzgrundverordnung (DSGVO) sowie mit beispielhaften Datenschutzskandalen. Anhand von Übungsaufgaben und einer Lernerfolgskontrolle festigen sie ihr neu erworbenes Wissen rund um den Datenschutz.
Gesamtwerk
Einsatz künstlicher Intelligenz für mehr Nachhaltigkeit in Industrie und Alltag
Diese Unterrichtseinheit gibt im Sinne der Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) facettenreiche Einblicke, wie künstliche Intelligenz (KI) heute und in Zukunft die UN-Nachhaltigkeitsziele umzusetzen hilft. Fachtermini, charakteristische Bereiche und typische Merkmale von KI für nachhaltige Ziele werden anschaulich vermittelt. Lassen Sie die Lernenden Kenntnisse zu zukunftsweisenden Methoden der Datenerfassung und -aufbereitung für die KI-Algorithmen erwerben, z. B. Crowdsourcing und digitale Zwillinge. Von der gedanklichen Konferenzteilnahme bis hin zu Expertenteams lernen die Jugendlichen KI-Anwendungen zur Unterstützung der globalen Nachhaltigkeit kennen, beschreiben fachkundig die technischen Abläufe und Voraussetzungen und geben eine fundierte Einschätzung zur gesellschaftlichen Bedeutung.
Gesamtwerk
Java-Projekt: Flucht aus einem Irrgarten
Im Rahmen einer Projektarbeit lernen die Schülerinnen und Schüler Strategien zu entwerfen, wie sie selbst oder ein Computer aus einem Irrgarten entkommen können. Mithilfe einer Programmvorlage für Java werden sie angeleitet einen Algorithmus zu entwerfen, diesen zu testen und sukzessiv zu verbessern. Der Fokus liegt dabei auf dem Trainieren von prozessualem Denken.
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Lineare und agile Softwareentwicklung mit Wasserfallmodell und Scrum
Scrum ist ein Vorgehensmodell aus dem agilen Projektmanagement bzw. der agilen Softwareentwicklung. Es wurde in der Softwaretechnik zur Produktivitätssteigerung entwickelt, wird aber mittlerweile auch in vielen anderen Bereichen eingesetzt. Mit dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler handlungsorientiert und spielerisch, u.a. auch unter optionaler Verwendung eines digitalen LearningSnacks sowie anhand eines Scrum-Trainings mit dem Paper Plane Game, die Grundlagen des Scrum-Frameworks und die Unterschiede zu linearen (nicht iterativen) Vorgehensmodellen aus dem traditionellen Projektmanagement, wie dem Wasserfallmodell. Abschließend dient ein Wissenstest, der auch als interaktive LearningApp spielbar ist, als Lernerfolgskontrolle. Ein Kahoot!-Quiz rundet die Einheit ab.
Gesamtwerk
Scrum im (Informatik-)Unterricht
Informieren Sie sich mit diesen Materialien über Scrum als Vorgehensmodell zur agilen Softwareentwicklung sowie dessen Einsatzmöglichkeiten im (Informatik-)Unterricht. Scrum wurde in der Softwaretechnik zur Produktivitätssteigerung entwickelt, wird aber mittlerweile in vielen anderen Bereichen eingesetzt. Da es zwischen Scrum-Prozess und vollständiger Handlung viele Parallelen gibt, finden sich im Unterricht vielfältige Möglichkeiten für den Einsatz von Scrum.
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Methodenkarte: Agile Methode Scrum
Diese Methodenkarte stellt ausgewählte Elemente, wie das Kanban-Board, die Standup Meetings oder das eXtreme Programming, des Vorgehensmodells Scrum aus dem agilen Projektmanagement bzw. der agilen Softwareentwicklung vor. Greenfoot wird als Beispiel einer Entwicklungsumgebung zur Umsetzung agiler Programmierungen vorgeschlagen und Beispiele agiler Softwareentwicklungsprojekte genannt. Nutzen Sie die Methodenkarte als Übersicht zur agilen Methode Scrum für die Vorbereitung Ihres Unterrichts oder auch für die Schülerhand
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