Unterrichtsmaterialien Informatik: Ganze Werke Seite 1/3
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Informatik
Realschule
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Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
Fake News, künstliche Intelligenz, Deepfakes
Was sind Fake News und Deepfakes? Wie werden sie erstellt? Und vor welche Herausforderungen werden sie uns in Zukunft stellen? Die Lernenden beschäftigen sich in dieser Einheit intensiv mit der Erstellung von Deepfakes. Dabei setzen sie sich mit unterschiedlichen Ansichten über das Risikopotenzial von künstlicher Intelligenz auseinander und analysieren dazu den AI Act der EU. Das Gelernte festigen sie im Spiel „Jeopardy“.
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Gesamtwerk
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.
Verwandte Themen
Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
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
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
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.
Gesamtwerk
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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Wie nachhaltig sind KI-Anwendungen?
Diese Unterrichtsmaterialien vermitteln einen Einblick in aktuelle Anwendungen künstlicher Intelligenz des alltäglichen Lebens und analysieren im Sinne der Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) deren Nachhaltigkeitscharakter. Versetzen Sie Ihre Lernenden in die Lage, Aufbau und Funktion der KI-Anwendungen zu verstehen und einzuschätzen, in welchem Verhältnis der persönliche Nutzen der Anwendungen zu deren Nachhaltigkeit steht. Dabei erarbeitet sich die Klasse Fachtermini der Nachhaltigkeit ebenso wie Elemente „grüner“ Digitalisierung. Lassen Sie Ihre Schülerinnen und Schüler als Expertinnen und Experten die Nachhaltigkeit ausgewählter KI-Anwendungen analysieren.
Gesamtwerk
Methodenkarte: Adobe Photoshop
Diese Methodenkarte stellt Ihnen als Lehrkraft sowie Ihren Lernenden komprimiert zusammengefasst wichtige Elemente des Programms Adobe Photoshop vor. Adobe Photoshop ist das weltmarktführende Bildbearbeitungsprogramm für Rastergrafiken. In dem Programm lassen sich Bilddateien öffnen und anhand verschiedener Werkzeuge wie dem Verschiebe-, Retusche, Auswahl- sowie Text- und Formenwerkzeug bearbeiten. Durch die Arbeit mit Ebenenstilen, Ebenenmasken und Einstellungsebenen sowie Pfaden und Kanälen kann die Bildbearbeitung beliebig komplex werden und in verschiedenen Klassenstufen des Informatikunterrichts Anwendung finden.
Gesamtwerk
Das Internet
Das Internet ist ein fester Bestandteil in unserem Leben geworden und doch scheint die Entwicklung so rasant, dass wir kaum mithalten können. Mit dieser Unterrichtsenheit steigen Ihre Schülerinnen und Schüler nicht nur in die Geschichte des Internets ein und beschäftigen sich mit den Grundlagen der Datenübertragung, sondern sie erfahren auch, welche Technologien, Chancen sowie Risiken der Datensicherheit beim Surfen im Internet dem globalen Netz zugrunde liegen. Themen wie das Urheberrecht im Netz sowie Schadprogramme für Cyberangriffe und Internet-Tracking kommen dabei zur Sprache. Drei H5P-basierte Videos mit interaktiven Übungen zur Geschichte des Internets, der Internetsicherheit sowie den Rechten im Netz sorgen für Motivation bei den Lernenden und für eine Visualisierung der Lerninhalte.
Gesamtwerk
Grundvorstellungen zum maschinellen Lernen
Systeme, in denen maschinelles Lernen eine Rolle spielt, dringen in immer mehr unserer Lebensbereiche vor. Oftmals ist es uns gar nicht bewusst, dass diese Systeme maschinelles Lernen nutzen. Ziel dieser Unterrichtseinheit für den Informatikunterricht der Sekundarstufe I ist es, die Lernenden dafür zu sensibilisieren, wie Systeme mit künstlicher Intelligenz arbeiten, und Grundvorstellungen auszubilden, wie maschinelles Lernen und Mustererkennung funktionieren. Ein Einstieg über das Spiel Tic-Tac-Toe motiviert die Lernenden für die Thematik und wiederholt die Erstellung von Entscheidungsbäumen. Selbstständige Begriffsrecherchen im Internet, kurze Erklärvideos sowie eine interaktive Selbstlerneinheit runden die schülerzentrierte Erarbeitung ab.
Gesamtwerk
Selbstlerneinheit: Einführung in das maschinelle Lernen
In dieser interaktiven PowerPoint-Selbstlerneinheit erarbeiten sich Ihre Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I die Grundlagen des maschinellen Lernens. Anhand einer motivierenden Geschichte rund um die Außerirdischen Kontakties lernen die Schülerinnen und Schüler die Grundprinzipien der Mustererkennung anhand von Bildern.
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Methodenkarte: FLACI
Mit dem Modul Abstrakte Automaten des didaktischen Onlinewerkzeugs FLACI lassen sich im Onlinetool autoedit abstrakte Automaten (deterministische (DEA) und nichtdeterministische endliche Automaten (NEA), Kellerautomaten (DKA, NKA) und deterministische Turingmaschinen (DTM)) einfach und intuitiv erstellen und simulieren. Diese Toolkarte gibt Ihnen eine Übersicht zur Nutzung dieses Onlinetools. Mittels Übungsgraph erfolgt mithilfe von autoedit eine grafische Konstruktion der Automaten und über eine editierbare Übungstabelle können endliche Automaten zusätzlich erstellt und bearbeitet werden. Über beliebige Eingabewörter kann die Arbeitsweise der Automaten simuliert und animiert nachvollzogen werden.
Gesamtwerk
HTML: Grundlagen und Erstellen eigener Websites
Das Internet spricht eine Sprache: HyperText Markup Language (kurz: HTML). In dieser Unterrichtseinheit lernen Ihre Schülerinnen und Schüler diese Auszeichnungssprache zur Struktur und Gestaltung von Dokumenten kennen. Die Bestandteile, die Befehle, die Syntax und der Aufbau dieser Markiersprache werden entdeckt und angewandt. Außerdem werden die Unterschiede zwischen einer Markiersprache und einer Programmiersprache klar. Das alles führt hin zur eigenen Erstellung einer Website mithilfe von HTML und CSS.
Gesamtwerk
Programmieren eines Scratch-Spiels zu Klimawandel und was wir dagegen tun können
Diese Unterrichtseinheit bedient sich eines aktuellen Beispiels aus dem Bereich Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE). Die Lernenden programmieren in der visuellen Programmiersprache Scratch 3.0 ihr eigenes Spiel, in welchem sie dem Klimawandel begegnen. Aufbauend auf algorithmischen Grundkonzepten als Scratch-Basiselemente wie Schleifen, bedingten Anweisungen, Variablen, Ereignisbehandlung, Boolescher Logik oder Zufallszahlen wird Schritt für Schritt ein Spiel entwickelt, in dem die Lernenden stets vor neue Herausforderungen gestellt werden und dessen Umsetzung zu einem zunehmend komplexeren Szenario führt, bis letztendlich ein spannendes Spiel entstanden ist.
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Erste Schritte in Scratch
Scratch ist eine visuelle Programmierumgebung, mit der Schülerinnen und Schüler interaktive Spiele erstellen und im Internet veröffentlichen können. In dieser Unterrichtseinheit erfolgt die Einführung in Scratch. Die Schülerinnen und Schüler lernen die Elemente der Programmieroberfläche kennen und wenden diese in ersten kleinen Skripten an. Sie machen sich mit der Klassen- und Remixfunktion sowie mit den Community-Regeln vertraut und arbeiten mit den Zeichentools.
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Ein kritischer Blick auf Cookies, WhatsApp, Captchas & Co.
Nahezu jede Schülerin und jeder Schüler nutzt digitale Medien sowie verschiedene Apps und ist ständig online, ohne über fundiertes Hintergrundwissen zu verfügen. In dieser Unterrichtseinheit sollen mithilfe von Concept Cartoons einige Aspekte aus der digitalen Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler, wie Cookies, Captchas, das Darknet, Instagram, WhatsApp und Bitcoins, herausgegriffen, untersucht sowie kritisch beleuchtet werden. Übergeodnetes Ziel sind vor allem die Reflexion und die kritische Stellungnahme zu Phänomenen, die oft ungefragt akzeptiert werden.
Gesamtwerk
Lehrerinformation: Die Methode der Concept Cartoons im Unterricht einsetzen
Concept Cartoons dienen im naturwissenschaftlichen Unterricht dazu Präkonzepte und Misskonzepte oder „hausgemachte“ Fehlvorstellungen zu fachlichen Zusammenhängen zu erkunden und kritisch zu hinterfragen. Aufgrund der Nähe der Aussagen zur Schülerwelt wirken Concept Cartoons sehr motivierend auf die Schülerschaft. Diese Lehrerinformation gibt Ihnen nähere Informationen zur Erstellung von Concept Cartoons sowie Ihrer Einbindung in den Unterricht zu Beginn oder am Ende einer Unterrichtseinheit.
Gesamtwerk
Methodenkarte: Filius
Die appbasierte Lernsoftware Filius ermöglicht Ihrer Klasse eine anwendungsorientierte Wiederholung von Grundlagen der Netzwerktechnik. Mit dem Schwerpunkt des entdeckenden Lernens tauchen Ihre Lernenden in die Thematik der Rechnernetzwerke ein. Schöpfen Sie aus reichhaltigem Begleitmaterial, das von einer einführenden Selbstlerneinheit über interaktive Kurse bis hin zu Übungsaufgaben reicht. In aussagekräftigen Lernvideos werden Grundlagen zu zentralen Begriffen wie Netzwerk, Netzwerkaufbau, Server und Programm vermittelt. Durch diese und weitere Inhalte stärken Sie das Knowhow Ihrer Schülerinnen und Schüler im Themenfeld der Informatiksysteme.
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