Title: Informationen zum eTapa
Course: Binärcodierung - Alle Daten sind 0 und 1 > Section: Über dieses eTapa

- Beschreibung
- Ablauf
- Rahmenbedingungen
- Kompetenzen

Beschreibung

Meist assozieren die Schüler*innen mit dem Wort Binärcodierung nur die Binärcodierung von natürlichen Zahlen, also die Binärzahlen. Tatsächlich wird aber jede Information (Texte, Fotos und Videos) binär verschlüsselt, sodass die Bitfolge 11011100 je nach Kontext die Zahl 220, aber auch das Zeichen Ü oder die Zahl 13,75 bedeuten kann. In den Kapiteln des interaktiven Lerndokuments wird gezeigt, wie das konkret für bestimmte Typen von Daten umgesetzt wird. Wird eine Bitfolge geändert, ändert sich auch der Inhalt im Lerndokument. Das erleichtert den Schüler*innen das System hinter der jeweiligen Binärcodierung besser zu verstehen.

Ablauf

Für die Umsetzung im Unterricht gibt es mehrere Trails, je nachdem welche Schwerpunkte sie setzen und wie viel Zeit sie mit dem Thema verbringen wollen. Zu jedem Trail gibt es einen entsprechenden Quiz.

Je nach Eigenständigkeit können die Schüler*innen vollkommen selbstständig die Kapitel erforschen und die Fragen beantworten. Es steht ihnen natürlich frei vor einem Kapitel im Plenum den Inhalt zu erklären.

 |  | Trails
 | Zeit | Basic | Basic+ | Creative | Creative+ | Office | Office+ | Math | Math+ | Math++ | Full
??? | 15' | x | x | x | x | x | x | x | x | x | x
Ganzzahl (ohne Vorzeichen) | 15' | x | x | x | x | x | x | x | x | x | x
Ganzzahl (mit Vorzeichenbit) | 15' |  |  |  |  |  |  |  | x | x | x
Ganzzahl (Einerkomplement) | 15' |  |  |  |  |  |  |  | x | x | x
Ganzzahl (Zweierkomplement) | 15' |  |  |  |  |  |  |  |  | x | x
Festkommazahl (4-4) | 15' |  |  |  |  |  |  | x | x | x | x
Gleitkommazahl (1-3-4 minifloat) | 30' |  |  |  |  |  |  |  |  | x | x
Zeichen | 15' | x | x |  | x |  | x |  |  |  | x
Zeitpunkt | 15' |  | x |  |  | x | x |  | x | x | x
X86 Opcode | 15' |  |  |  |  |  |  |  |  |  | x
RGB Farbwert | 15' |  | x | x | x |  | x |  |  |  | x
Grauwert | 15' |  |  |  | x |  |  |  |  |  | x
Deckkraftwert | 15' |  | x |  |  |  | x |  |  |  | x
Ton (Midi) | 15' |  |  |  | x |  |  |  |  |  | x
Gesamtzeit (in Minuten) |  | 45' | 90' | 45' | 90' | 45' | 90' | 45' | 90' | 135' | 225'
Schulstunden |  | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 5

Rahmenbedingungen / Voraussetzungen

Endgeräte

Als Endgeräte eignen sich PC, Notebook oder Tablet. Die Arbeit mit dem interkativen Lerndokument auf dem Smartphone ist meist zu mühsam, aufgrund des zu kleinen Displays.

Programme

Für das Lösen der Aufgaben benötigt man neben dem interkativen Lerndokument manchmal einen Taschenrechner. Im Abschnitt Bitfolge als Zeitpunkt interpretiert gibt es eine Frage, bei der man die Tabellenkalkulation LibreOffice Calc oder Microsoft Excel benötigt.

Mathematische Voraussetzungen

Es ist Ratsam mit den Schüler*innen vor Beginn des Projektes den Unterschied zwischen Zahl und Zahlendarstellung zu besprechen, bzw. den Mathematiker zu bitten dies im Vorfeld zu übernhemen.

Die Schüler*innen kennen in der 9. Schulstufe negative Exponenten noch nicht. Diese sind aber Vorraussetzung um die Kapitel Festkommazahl (4-4) und Gleitkommazahl (1-3-4 minifloat) zu verstehen. Sie können entweder Trails wählen, die diese beiden Kapitel nicht enthalten oder dem Mathematikunterricht vorgreifen und den Schüler*innen erklären, wie negative Exponenten zu interpretieren sind. Aus meiner Erfahrung verstehen die Schüler*innen das sehr schnell und haben kein Problem damit.

Tonwiedergabe

Im Abschnitt Bitfolge als Ton (Midi) interpretiert kann man den jeweiligen Ton abspielen. Auch wenn Lautsprecher oder Kopfhörer korrekt angeschlossen sind, kann es vorkommen, dass einige Töne nicht zu hören sind. Dafür gibt es mehrere Ursachen:

- Die Audiokarte des Geräts kann den Ton nicht wiedergeben.
- Der Lautsprecher/Kopfhörer kann den Ton nicht wiedergeben.
- Der Ton liegt außerhalb der Hörfläche des Benutzers. Da der hörbare Tonumfang mit dem Alter abnimmt, können Schüler*innen oft noch Töne hören, die ihre Lehrer*innen nicht mehr hören können.

Kompetenzen

Auf der einen Seite ist das Verstehen von Bitmustern und deren Hexadezimalschreibweise so etwas wie das 1x1 der Informatik. Auf der anderen Seite werden durch das Lerndokument viele höhere Aspekte der Informatik verständlich: Angabe von Farbwerten, Unicode-Katalog, die Funktion eines Computers nach dem von-Neumann Prizip und Probleme wie das Jahr-2000-Problem und das Jahr-2038-Problem.

Am ehesten passen die Inhalte zu den folgenden Bereichen im digi.komp12 Kompetenzmodell:

- 2 Informatiksysteme / 2.1 Technische Grundlagen und Funktionsweisen
- 3 Angewandte Informatik / 3.1 Produktion digitaler Medien
- 4 Praktische Informatik / 4.1 Konzepte der Informationsverarbeitung