Ein Blick in den Computer: Unterschied zwischen den Versionen
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* AB 1 "Die Computerbauteile stellen sich vor" kopieren | *AB 1 "Die Computerbauteile stellen sich vor" kopieren | ||
* Zum Basteln: MainBoard und Bildschirm zusammen auf DIN A3 Papier kopieren, Tastatur und Bauteile jeweils auf DIN A4 Papier kopieren (Achtung Bauteile: Auf einer Kopiervorlage sind die Bauteile zweifach abgedruckt) | *Zum Basteln: MainBoard und Bildschirm zusammen auf DIN A3 Papier kopieren, Tastatur und Bauteile jeweils auf DIN A4 Papier kopieren (Achtung Bauteile: Auf einer Kopiervorlage sind die Bauteile zweifach abgedruckt) | ||
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Anhand von drei Arbeitsschritten bauen die Kinder ihren eigenen Laptop. Die Kinder werden in die Arbeitsphase eingeführt. In der Klasse liegen zwei Stationen aus, die nacheinander zu bearbeiten sind. Das benötigte Arbeitsmaterial muss von der Lehrkraft sichtbar im Klassenraum ausgelegt werden. Zusätzlich zu den Vorlagen können Musterlösungen ausliegen, sodass die Kinder selbständig kontrollieren können, ob ihre Komponenten korrekt zugeordnet wurden. | Anhand von drei Arbeitsschritten bauen die Kinder ihren eigenen Laptop. Die Kinder werden in die Arbeitsphase eingeführt. In der Klasse liegen zwei Stationen aus, die nacheinander zu bearbeiten sind. Das benötigte Arbeitsmaterial muss von der Lehrkraft sichtbar im Klassenraum ausgelegt werden. Zusätzlich zu den Vorlagen können Musterlösungen ausliegen, sodass die Kinder selbständig kontrollieren können, ob ihre Komponenten korrekt zugeordnet wurden. | ||
'''Stolpersteine:''' | |||
Die Festplatte ist hier extern angebracht. Das liegt daran, dass sich die Vorlage des Motherboards an einem PC orientiert, in dem deutlich mehr Platz ist als ein einem Laptop. | |||
CPU und GPU könnten vertauscht werden. Aber die CPU muss eben auf das passend große Feld aufgeklebt werden, während die GPU eine passende Lasche hat, mit der sie an den geeigneten schmalen Steckplatz geklebt werden kann. | |||
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· Was hat dir beim Basteln besonders Spaß gemacht? | · Was hat dir beim Basteln besonders Spaß gemacht? | ||
· Zeigt euren Mitschülern das Logo auf der Rückseite des Laptops | · Zeigt euren Mitschülern das Logo auf der Rückseite des Laptops | ||
Anschließend wird auf die Bauteile eingegangen. Die Festplatte ist außen angebracht und, wenn RAM und GPU senkrecht auf ihren Plätzchen „stecken“, kann man die Tastatur nicht richtig herunterklappen. Das liegt daran, dass die Bauteile in einem PC so angeordnet werden, da dort genug Platz dafür ist. In einem richtigen Laptop werden die Bauteile alle eng aneinander und übereinander geklebt, dass man nicht viel erkennen könnte. Zusätzlich kann thematisiert werden, dass bei der Verkleinerung des Platzes besonders auf die Kühlung der Bauteile geachtet werden muss, da zum Beispiel die CPU sehr warm werden kann. | |||
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Version vom 5. April 2020, 11:33 Uhr
Diese Unterrichtsreihe ist für die Informatik an Grundschulen konzipiert. Sie thematisiert die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel, um den Lernenden einen Einblick in das sonst als "BlackBox" erscheinende Informatiksystem "Computer" zu gewähren.
Oft werdem technische Geräte und deren Funktionen als selbstverständlich angenommen und das Wissen hinter dem sichtbaren Monitor fehlt. So können Kinder schnell eine Fehlvorstellung der Computerabläufe erhalten, wie bspw. die Vorstellung, dass der Computer einen Eigenwillen besitzt. Durch das Erarbeiten der mechanischen Abläufe im Computer wird das Bewusstsein geschaffen, dass Computer beherrschbar sind.
Ziel der Unterrichtsreihe
Ziel des Moduls ist, den (kritischen) Blick der Kinder für die Vielfalt der Computerwelt zu schärfen und ein fundamentales Wissen über Computersprache und -komponenten zu vermitteln. Durch selbstständiges Gestalten und spielerische Komponenten lernen die Kinder die Relevanz in der heutigen Gesellschaft sowie den inneren Aufbau von Informatiksystemen kennen. Der spielerische sowie gemeinschaftliche Ansatz weckt die intrinsische Motivation des Kindes. Das Kind kann sich als kompetent sowie autonom erleben und befindet sich im sozialen Austausch in der Klasse. Dieser Ansatz eignet sich vor allem in der Grundschule und ermöglicht so einen frühzeitigen Zugang zur Informatik.
Zu erwerbende Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler …
- (C-K1) unterscheiden Gegenstände mit integriertem Computer von Gegenständen ohne Computer und kategorisieren diese.
- (C-K2) ordnen Beschreibungen den Abbildungen der Computer-Komponenten zu.
- (C-K3) ordnen die Bauteile den richtigen Steckplätzen im Papierlaptop zu.
- (C-K4) erklären die Kommunikation zwischen den Bauteilen eines Computers.
- (C-K7) verknüpfen das erworbene Wissen über Computer mit Berufen.
- (C-K8) reflektieren die Notwendigkeit von Computern in der Arbeitswelt.
Diese Kompetenzen finden Anknüpfungspunkte an die Informatik Standards für die Primarstufe der GI.
Ablauf der Unterrichtsreihe
Thema der Einheit | Kurzbeschreibung | Zeit (ca.) |
---|---|---|
Einführung
„Die Vielfalt der Computerwelt“ |
Die SuS schauen sich unterschiedliche Alltagsgegenstände/Gebrauchsgegenstände an und reflektieren, ob in diesen Computer zu finden sind. | 1 Stunde |
Einheit 1
„Wir bauen unseren eigenen Laptop“ |
Die SuS lernen die Komponenten eines Computers kennen und basteln einen eigenen Laptop. | 1 Doppel-stunde |
Einheit 2
„Was passiert innerhalb des Computers?“ |
Die SuS können Prozesse im Computer nachvollziehen und stellen einen typischen Ablauf der Computerkomponenten im Rollenspiel dar. | 1 Doppel-stunde |
Reflexion/ Ausblick
Berufe, Computer und künstliche Intelligenz “Kann der Computer den Menschen ersetzen?” |
Die SuS erkennen, dass Computer in ihrer Umwelt allgegenwärtig sind und denken darüber nach, wie weit Aufgaben z.B. in der Berufswelt von Computern übernommen werden können. | 1 Einzel-stunde |
Einführung
Handlungsschritte | Materialien/Medien |
Vorbereitend:
Die SuS erhalten den Auftrag von zu Hause einen Lieblingsgegenstand/-spielzeug mitzubringen. Der Auftrag sollte so gestellt sein, dass elektronische Gegenstände mitbedacht werden. Einstieg im Stuhlkreis (Hinführung zum Thema): In die Mitte werden die mitgebrachten Gegenstände ausgelegt und betrachtet. Die Lehrkraft kann weitere Gegenstände und/oder die Bildkarten in der Mitte auslegen, um das Gespräch in die Richtung „Vorkommen von Computern in Gegenständen“ zu lenken. |
· Mitgebrachte Gegenstände
· Ideenkarten · Computer-gesteuerte und nicht computer-gesteuerte Gegenstände |
Einführung in das neue Thema:
Das neue Thema (Welt der Computer) wird genannt. Die Kinder sollen sich zum Begriff „Computer“ äußern. Sie sollen darüber nachdenken, wo und wann sie Computern begegnen. Dabei soll die Lehrkraft klarstellen, dass unter Computer nicht nur der bekannte PC oder Laptop gemeint ist. |
|
Arbeitsphase I:
Die SuS denken über einen möglichen Zusammenhang zwischen Computern und den ausliegenden Gegenständen nach. Folgender Impuls kann gegeben werden: „Die vorliegenden Gegenstände können in zwei Kategorien unterteilt werden.“ Die SuS sollen die Gegenstände und Bildkarten bezogen auf das neue Thema in zwei Kategorien sortieren und ihre Einordnung begründen. |
|
Die Lehrkraft führt in die Vielfalt der Computerwelt ein. Es wird erklärt, dass Computer nicht nur in einem Desktop Computer/Laptop zu finden sind. Es werden Beispiele genannt, dabei werden die Gegenstände in der Mitte mit aufgegriffen. | |
Arbeitsphase II/Reflexion:
Die SuS kommen in ein Gespräch zu ihren Erfahrungen mit Computern. Mögliche Impulse: o Welchen Computern bist du in letzter Zeit begegnet? o Wann benutzt du einen Computer? |
Einheit 1: „Wir bauen unseren eigenen Laptop“
Vorbereitung:
- AB 1 "Die Computerbauteile stellen sich vor" kopieren
- Zum Basteln: MainBoard und Bildschirm zusammen auf DIN A3 Papier kopieren, Tastatur und Bauteile jeweils auf DIN A4 Papier kopieren (Achtung Bauteile: Auf einer Kopiervorlage sind die Bauteile zweifach abgedruckt)
![](/images/thumb/b/b9/Kopiervorlagen_Laptop_basteln.png/690px-Kopiervorlagen_Laptop_basteln.png)
Handlungsschritte | Materialien/Medien |
Einstieg:
Die Lehrkraft stellt den SuS das Thema vor: „Blick in das Innere eines Computers“ und erklärt, dass ein Computer immer bestimmte Bauteile benötigt, um zu funktionieren. Es werden die Komponenten: Mainboard, CPU, RAM, Festplatte und GPU sowie die entsprechenden Bilder unsortiert an die Tafel geheftet. |
Begriffskarten
Bildkarten 5 Computer-komponenten |
Arbeitsphase I:
Die Kinder sollen das AB „Die Computerbauteile stellen sich vor“ selbstständig bearbeiten. Zur Hilfe liegen im Klassenraum Hilfszettel aus. Anschließend werden die Bilder und Namen der Komponenten an der Tafel richtig sortiert, sodass alle Kinder ihre Zuordnung abgleichen können (Vordrucke Komponenten). |
AB 1
Tippkarten |
Arbeitsphase II
Die SuS erhalten eine Bauanleitung und werden in den Arbeitsverlauf eingeführt. Mit der Bauanleitung sollen die SuS selbstständig arbeiten. |
Bauanleitung |
Mögliche Hausaufgabe:
Das selbstständige Ausfüllen der Tastatur kann vorab als Hausaufgabe aufgegeben werden. |
Vorlage 4 |
Zu Arbeitsphase II:
Anhand von drei Arbeitsschritten bauen die Kinder ihren eigenen Laptop. Die Kinder werden in die Arbeitsphase eingeführt. In der Klasse liegen zwei Stationen aus, die nacheinander zu bearbeiten sind. Das benötigte Arbeitsmaterial muss von der Lehrkraft sichtbar im Klassenraum ausgelegt werden. Zusätzlich zu den Vorlagen können Musterlösungen ausliegen, sodass die Kinder selbständig kontrollieren können, ob ihre Komponenten korrekt zugeordnet wurden.
Die Festplatte ist hier extern angebracht. Das liegt daran, dass sich die Vorlage des Motherboards an einem PC orientiert, in dem deutlich mehr Platz ist als ein einem Laptop. CPU und GPU könnten vertauscht werden. Aber die CPU muss eben auf das passend große Feld aufgeklebt werden, während die GPU eine passende Lasche hat, mit der sie an den geeigneten schmalen Steckplatz geklebt werden kann. |
Kopiervorlage 1-4
Buntstifte Musterlösungen |
Reflexion:
Nachdem alle Kinder ihren Laptop erstellt haben, dürfen sie ihren Laptop vorstellen: Sie nennen den Firmennamen und dürfen sich überlegen, wofür der Laptop genutzt wird. * Die SuS können sich zu folgenden Leitfragen äußern: · Was sind die Besonderheiten deines Laptops? · Welchen Firmennamen hast du dir für deinen Laptop ausgedacht? · Was hat dir beim Basteln besonders Spaß gemacht? · Zeigt euren Mitschülern das Logo auf der Rückseite des Laptops Anschließend wird auf die Bauteile eingegangen. Die Festplatte ist außen angebracht und, wenn RAM und GPU senkrecht auf ihren Plätzchen „stecken“, kann man die Tastatur nicht richtig herunterklappen. Das liegt daran, dass die Bauteile in einem PC so angeordnet werden, da dort genug Platz dafür ist. In einem richtigen Laptop werden die Bauteile alle eng aneinander und übereinander geklebt, dass man nicht viel erkennen könnte. Zusätzlich kann thematisiert werden, dass bei der Verkleinerung des Platzes besonders auf die Kühlung der Bauteile geachtet werden muss, da zum Beispiel die CPU sehr warm werden kann. |
Fertig gebastelte Laptops |
Einheit 2: „Was passiert innerhalb des Computers?“
Handlungsschritte | Materialien/Medien |
Einstieg/ Überleitung:
Als Überleitung zu den gebastelten Laptops, kann thematisiert werden, was im Computer vorgeht, um dies Programm auf dem Bildschirm anzuzeigen. Die SuS werden zuerst gefragt, wie sie am Computer handeln, um ein bestimmtes Programm/Bild/... zu öffnen. Meistens geschieht dies, indem man auf ein Icon klickt, um das Programm dahinter zu öffnen. Dann werden die SuS nach ihren Vorstellungen gefragt, wie es vom Klick zum Anzeigen des Programms/Bilds/... kommt. Die Vorstellungen werden offen im Raum stehengelassen und es wird das Rollenspiel eingeleitet, mit dem dieser Prozess verdeutlicht werden soll. |
gebastelte Laptops der SuS |
Rollenspiel vorbereiten:
Die Klasse wird in drei etwa gleichstarke Gruppen aufgeteilt. In einem Rollenspiel sind acht Rollen vorgesehen. · Wenn mehr Kinder in einer Gruppe sind, sollten sich mehrere Kinder die Rolle des “Spielleiters” teilen, da die Rollenbeschreibung dazu sehr komplex wirkt. · Wenn weniger Kinder in einer Gruppe sind, können kleine Rollen zusammengelegt werden. Hierfür bietet es sich an, “Nutzer” und “Maus” zusammenzulegen. Ebenfalls können “Grafikkarte” und “GPU” von einem Kind übernommen werden. Jede Gruppe legt einen Spielleiter fest. Alternativ kann dies durch die Lehrkraft erfolgen. Arbeitsauftrag: Der Spielleiter erhält die gefüllte Festplattenkiste sowie den Umschlag mit den weiteren Materialien. Er verteilt die Rollenkarten an seine Gruppenmitglieder und die Gruppe bekommt ca. 20 Minuten Zeit, das Rollenspiel selbstständig durchzuspielen. Danach soll die Gruppe das Rollenspiel vorspielen. |
Materialien für 3 Rollenspiele |
Rollenspiel vorspielen
Jede Gruppe spielt sein Rollenspiel vor und die anderen Kinder beobachten ihre Mitschüler dabei. Arbeitsauftrag (Beobachtungsaufgabe): Welche Handlung soll der Computer in dem Rollenspiel für den Nutzer ausführen? Fallen dir Unterschiede und Gemeinsamkeiten zu deinem eigenen Spiel auf? |
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Rollenspiel besprechen
Nachdem die SuS die Rollenspiele gesehen haben, werden die beiden Beobachtungsaufgaben besprochen. Die Gemeinsamkeit unter den Spielen ist der allgemeine Ablauf, die Unterschiede sind die Programme und Dateien, die genutzt werden, sowie das Icon, auf den der Nutzer zu Beginn drückt und der Bildschirm, der zum Schluss erscheint. Vertiefend kann die Frage gestellt werden, ob man die Rolle des Spielleiters in einem echten Computer auch wiederfindet. Hier werden verschiedene Antworten der SuS erwartet. Jedoch sollte herausgestellt werden, dass die Bauteile immer wissen, was zu tun ist und keinen Spielleiter brauchen, der ihnen weiterhilft, da sie nicht vergessen. |
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Transfer
Zum Abschluss der Unterrichtsstunde kann die Frage gestellt werden, wie sich die SuS einen allgemeinen Ablauf in einem Computer vorstellen können (indem sie von den Beispielen in den Rollenspielen abstrahieren) und inwiefern ihre Vorstellungen, die sie zu Beginn der Stunde geäußert haben, zutreffen/ korrekt waren. |
Ausblick/ Reflexion: Berufe und Computer
Handlungsschritte | Materialien/Medien |
Einstieg:
Es soll das Berufe-Wissen der Kinder aktiviert werden. Jedes Kind erhält ca. 3 Streifen, auf die es bekannte Berufe groß aufschreiben soll. Im Anschluss werden die Streifen gesammelt und an der Tafel geclustert. Es entsteht eine Diskussionsrunde über die Berufe. Die Kinder sollen ihre Meinung äußern, ob in dem entsprechenden Berufsfeld mit der Hilfe von Robotern/Computern gearbeitet wird. |
Tafel, Papier |
Verbindung zur Einführungsstunde:
Als Reflexion wird anschließend die Verbindung zur Einführungsstunde hergestellt. Viele der Systeme aus den angesprochenen Berufen sehen anders aus, als ein Laptop/Desktopcomputer, bedienen sich aber einem ähnlich aufgebauten Prinzip. Es soll ein Bewusstsein dafür geschaffen werden, dass man im Alltag vielen Computern begegnet und nicht nur den bekannten Laptops/Desktopcomputern. |
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Reflexion:
Die Kinder sollen im Austausch über folgende Frage reden: Könnt ihr euch vorstellen, dass euer Freund ein Roboter mit künstlicher Intelligenz ist? |
Evaluation
Erste Evaluation in einer Grundschule
Einheit 1: Wir bauen unseren eigenen Laptop
- Es gab viele verschiedene Kopiervorlagen für den Bau des Laptops, was sowohl einen Aufwand für das Kopieren als auch für das Organisieren im Klassenzimmer dargestellt hat. Um die Anzahl der Zettel zu reduzieren, sollen Bildschirm und MainBoard von der Lehrkraft vorher direkt auf eine DIN A3-Seite kopiert werden. Zuvor war es vorgesehen, dass beide Teile auf eigene DIN A4-Blätter kopiert werden und die Kinder diese dann passend auf ein leeres DIN A3-Blatt kleben. Diesen Arbeitsschritt kann man so einsparen und es kommen bei dem Bau des Laptops weniger Fragen in der Lerngruppe auf.
- Die Kinder waren verwirrt beim Zuordnen der Bauteile auf das MainBoard, da die Festplatte in dem Design außerhalb des MainBoards angebracht wird. Außerdem werden Arbeitsspeicher und GPU senkrecht aufgeklebt, da sie senkrecht an ihre Plätze gesteckt werden. Es fällt auf, dass die Tastatur aber nur über die Bauteile geklebt werden kann, wenn man die mit der Klebelasche senkrecht aufgestellten Bauteile umklappt, sodass sie direkt auf dem MainBoard aufliegen. Es muss in die Lehrerhandreichung also eine genauere Erklärung aufgenommen werden, welche Stolpersteine beim Basteln aufkommen und wie diese erklärt werden: Die Vorlage zum Basteln ist zwar äußerlich ein Laptop, jedoch kann man im Inneren eines Laptops weniger die einzelnen Bauteile erkennen, da diese dort mit wenig Platz teilweise übereinander verklebt sind. In einem PC ist stattdessen mehr Platz, da zum Beispiel die Arbeitsspeicher senkrecht eingesteckt werden können. Deshalb ist in der Bastelvorlage das Innere eines PCs eingebaut, da man dort mehr sehen kann. Dazu kann nach dem Basteln thematisiert werden, dass aus Platzgründen der Aufbau in einem Laptop anders aussieht, aber die Bauteile ähnlich sind. Zusätzlich kann weiter gefragt werden, was beim Anordnen der Bauteile in einem Laptop beachtet werden muss: Wie in einem PC auch müssen die Bauteile gekühlt werden, da zum Beispiel die CPU viel arbeitet und dadurch heiß werden kann.
Einheit 2: Was passiert innerhalb des Computers?
- Es wurden drei Rollenspiele zur Verfügung gestellt (Text anzeigen, Bild anzeigen, Musik abspielen). Damit alle Kinder einer Klasse aktiv sind, wurde zuerst geplant, dass die Lerngruppe in drei Gruppen aufgeteilt wird. Jede Gruppe sollte ein Rollenspiel einüben, sodass alle Gruppen parallel mit ihrem Rollenspiel beschäftigt sind. Das hatte zur Folge, dass die Gruppen das Rollenspiel vorwiegend selbstorganisiert einüben sollten, da die Lehrkraft nicht bei allen drei Gruppen gleichzeitig die Leitung übernehmen kann. Dies ist für die Grundschule eher nicht realisierbar und die Planung wurde insofern umgestellt, dass von den drei Gruppen eine Gruppe das Rollenspiel durchspielt und die zwei weiteren Gruppen dieses beobachten. Die Beobachtung soll durch Beobachtungsaufgaben begleitet werden, denn jedes Kind bekommt ein bestimmtes Kind (die Rolle, die es im eigene Rollenspiel auch übernehmen wird) zugewiesen. So können die beobachteten Kinder nach jedem Durchlauf erklären, was die Aufgabe des Bauteils ist, was sie beobachtet haben. Durch die genaue Beobachtung einer Rolle über alle drei Rollenspiele hinweg wird den Kindern so ebenfalls deutlich, dass die meisten Bauteile immer dasselbe tun. Unabhängig davon, ob am Ende ein Text oder ein Bild angezeigt werden soll.
- Um letzteres noch einmal genau darzustellen, wird an die drei verschiedenen Rollenspiele ein viertes kombiniertes Rollenspiel angeschlossen. Während die verarbeitenden Bauteile im Computer (CPU, Arbeitsspeicher, Festplatte, GPU) mit dem Rücken zum Nutzer stehen und nicht sehen dürfen, was dieser tut, erhält der Nutzer die Wahl, auf einen der drei Bildschirme aus den drei Rollenspiele zu tippen. Die Maus hat alle drei Codeblätter vor sich liegen und gibt das Codeblatt weiter, was zur Aktion des Nutzers passt. Die anderen Bauteile können damit denselben Abläufen nachgehen, wie in den anderen Rollenspielen und am Ende sollte die Grafikkarte die richtigen Zettel von den anderen Bauteilen bekommen haben und genau das anzeigen, was der Nutzer angetippt hat. Durch diese Variation des Rollenspiels soll noch einmal klar werden, dass durch die fest beschriebenen Abläufe und die weitergegebenen Codeblätter die inneren Bauteile das Richtige tun, ohne zu wissen, was der Nutzer eigentlich erreichen möchte. Dieses soll der Fehlvorstellung entgegenwirken, dass die Bauteile bzw. der Computer als Ganzes einen eigenen Willen hat.
- Da bei dem Rollenspiel vor allem zu Beginn die Unterstützung der Lehrkraft benötigt wird, wird die Rolle des Spielleiters vom Lehrer eingenommen oder von Lehrern und Kindern zusammen betreut. Im Einsatz des Rollenspiels ist aufgefallen, dass die Rollenbeschreibungen zu komplex sind, da sie sehr genau beschreiben, was eine Rolle wann zu tun hat. Stattdessen sind die kurzen Beschreibungen, die der Spielleiter zur Kontrolle des Spielablaufs erhält, verständlicher und das Rollenspiel konnte alleine damit eingeübt werden, indem die Lehrkraft diese Beschreibungen vorgelesen hat. Daher wurde die Änderung vorgenommen, dass diese kurzen Beschreibungen als Überschrift auf die Rollenbeschreibungen gesetzt wurden. Ob dieses verständlicher für die Kinder ist, soll in der nächsten Evaluation getestet werden.
Weitere Einheiten
Weitere Einheiten zu Logikgattern und zur Künstlichen Intelligenz wurden gestrichen. Dies wird auf der Erfahrung begründet, dass Lehrkräfte zum Beispiel im Rahmen des Sachunterrichts nicht ausreichend viel Zeit haben, eine so lange Unterrichtsreihe über mehrere Doppelstunden hinweg durchzuführen. Stattdessen ist es einfacher zur Durchführung in der Praxis, mehrere kurze Unterrichtsreihen anzubieten. Deshalb wurde die Reihe "Ein Blick in den Computer" auf 2 Einzelstunden und 2 Doppelstunden gekürzt. Die Künstliche Intelligenz wurde in eine eigene Unterrichtsreihe ausgegliedert.