Grundgedanken zur Unterrichtseinheit
Inhalt
Bildungsplan
„Die Schülerinnen und Schüler lernen die logischen Gatter als Grundbausteine kennen, mit der digitale Logik realisiert werden kann. Ausgehend von logischen Gattern und deren Wahrheitstafeln werden mehrere Gatter zu immer komplexeren Bausteinen (Halbaddierer, Volladdierer, Mehrbitaddierer) kombiniert. So erfahren die Schülerinnen und Schüler, wie sich prinzipiell beliebig komplexe Schaltnetze aus den Basisgattern kombinieren lassen. Bistabile Bauteile als Bitspeicher stellen die Grundlage der Datenspeichern in Chips/Rechnern dar.
Ebenso wie Basisgatter zu komplexeren Bauteilen kombiniert werden, lassen sich auch ganze Rechner zu Netzwerken zusammenschalten. Das Grundproblem des Datentransports über mehrere Knoten (Routing) wird in einer geeigneten Simulationsumgebung nachgestellt und in verschiedenen Szenarien simuliert. Mechanismen wie Subnetting oder die Namensauflösung per Domain Name System geben Einblick in die Funktionsweise des Internets.“
Vorkenntnisse
Im Informatikteil von IMP taucht das erste Mal das Thema „Rechner“ (im Rahmen der technischen Informatik) auf. Allerdings bringen hier die Schülerinnen und Schüler aus den beiden Vorjahren aus allen drei Teilen schon Kenntnisse über logische Verknüpfungen, Aussagenlogik und Schaltungen mit.
Beim Thema „Netzwerke“ haben sich die Schülerinnen und Schüler in Klasse 8 schon intensiv mit lokalen Netzen auseinandergesetzt und die Simulationssoftware Filius kennengelernt. Die Begriffe der Adressierung und der Namensauflösung (DNS) wurden in lokalen Netzwerken erläutert.
Fachlicher Hintergrund
Zum ersten Teil der Unterrichtseinheit gibt es ein Hintergrunddokument, das für die Einheit im Jahreskurs verfasst wurde:
Für den zweiten Teil ist das Hintergrunddokument aus Klasse 8 weiterhin gültig. Dort wurde die Erweiterung von Netzen auf Wide Area Networks bzw. das Internet schon mit aufgenommen.
Simulationsumgebungen
m Unterrichtsmaterial wurde für den ersten Teil die Simulationsumgebung LogicSim und im zweiten Teil Filius verwendet. Beide Programme sind kostenlos und auch für die Schülerinnen und Schüler in der Schule einsetzbar.
Unterrichtsverlauf: Herunterladen [odt][88 KB]
Unterrichtsverlauf: Herunterladen [pdf][210 KB]
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