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| Die Beschäftigung mit dem Zusammenwirken von Hardware und Software unterstützt die Schülerinnen und Schüler dabei, digitale Geräte nicht als einzelne Bauteile oder Programme, sondern als abgestimmte Systeme zur Lösung konkreter Aufgaben zu verstehen.
| | Ein digitales Gerät funktioniert als '''System''': Hardware stellt physische Komponenten bereit, Software legt Abläufe und Funktionen fest. Erst ihr Zusammenspiel ermöglicht Eingabe, Verarbeitung, Speicherung, Ausgabe und Kommunikation. Der Systemblick hilft, Geräte nicht nur als Oberfläche, sondern als zusammenwirkende Komponenten zu verstehen. |
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| == 15.1 Lernziele == | | == Lehrplanbezug == |
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| | {| class="wikitable" |
| | ! Bereich |
| | ! Zuordnung |
| | |- |
| | | '''Kompetenzbereich''' |
| | | Handeln |
| | |- |
| | | '''Perspektiven''' |
| | | T |
| | |- |
| | | '''Schwerpunkt''' |
| | | Zusammenarbeit von Hardware und Software als System |
| | |- |
| | | '''Kompetenz''' |
| | | Hardware- und Softwarekomponenten typischen Aufgaben zuordnen, das Betriebssystem als vermittelnde Ebene einordnen und Abläufe in digitalen Gesamtsystemen nachvollziehen. |
| | |} |
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| | == Lernziele == |
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| Die Schülerinnen und Schüler können: | | Die Schülerinnen und Schüler können: |
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| * erklären, was mit Hardware und Software gemeint ist. | | * Hardware und Software sicher unterscheiden; |
| * zwischen physischen Geräten und Programmen unterscheiden.
| | * CPU, RAM, Speicher, Ein- und Ausgabegeräte ihren Grundaufgaben zuordnen; |
| * beschreiben, dass digitale Aufgaben nur durch das Zusammenwirken von Hardware und Software gelöst werden können.
| | * Betriebssystem und Anwendungssoftware unterscheiden; |
| * typische Hardwarebestandteile wie Prozessor, Arbeitsspeicher, Speicherlaufwerk, Bildschirm, Tastatur, Mikrofon oder Kamera benennen. | | * erklären, dass Programme auf Hardware ausgeführt werden; |
| * typische Softwarearten wie Betriebssystem, App, Browser, Textverarbeitung oder Spiel unterscheiden. | | * Treiber in Grundzügen als Vermittlung zu Hardwarekomponenten einordnen; |
| * erklären, welche Aufgaben Hardware übernimmt und welche Aufgaben Software steuert. | | * den Weg einer Eingabe durch Verarbeitung, Speicherung und Ausgabe beschreiben; |
| * an Beispielen darstellen, wie Eingabe, Verarbeitung, Speicherung und Ausgabe durch Hardware und Software gemeinsam erfolgen. | | * bei einer digitalen Aufgabe beteiligte Hardware- und Softwareteile nennen; |
| * erkennen, dass ein Programm ohne passende Hardware nicht sinnvoll arbeiten kann und Hardware ohne Software nur eingeschränkt nutzbar ist. | | * Systemanforderungen als Zusammenhang zwischen Programm und vorhandener Hardware verstehen; |
| * beschreiben, wie Betriebssysteme als Verbindung zwischen Gerät und Programmen wirken. | | * typische Fehler danach einordnen, ob eher Hardware, Software, Verbindung oder Einstellung betroffen ist; |
| * das Zusammenwirken von Hardware und Software an Alltagsbeispielen nachvollziehbar erklären. | | * Geräte aus Nutzer- und Systemsicht beschreiben; |
| | * geeignete Systeme für eine Aufgabe anhand von Leistung, Bedienbarkeit und Ausstattung vergleichen. |
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| == 15.2 Lerninhalte == | | == Lerninhalte == |
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| Die Betrachtung digitaler Geräte als zusammengesetzte Systeme fördert ein grundlegendes Verständnis dafür, dass technische Aufgaben nur dann gelingen, wenn physische Bauteile und steuernde Programme eng aufeinander abgestimmt zusammenarbeiten.
| | === Hardware als physische Grundlage === |
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| '''Hardware''' umfasst alle materiellen Bestandteile eines digitalen Systems. Dazu zählen Geräte
| | Prozessor, Arbeitsspeicher, SSD, Bildschirm, Tastatur, Kamera, Mikrofon und Netzwerkadapter sind Hardware. Sie stellen Rechenleistung, Speicher, Ein- und Ausgabe sowie Kommunikation bereit. |
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| und Bauteile, die man sehen und anfassen kann, etwa Bildschirm, Tastatur, Maus, Prozessor, Arbeitsspeicher, Festplatte, Kamera, Mikrofon, Lautsprecher oder Drucker. Software umfasst dagegen Programme und digitale Anweisungen, die auf der Hardware ausgeführt werden. Dazu gehören Betriebssysteme, Apps, Lernprogramme, Browser, Spiele oder Textverarbeitungen. Erst durch die Verbindung beider Ebenen wird ein digitales Gerät funktionsfähig.
| | Keine Komponente arbeitet sinnvoll völlig allein. Verbindungen und Stromversorgung sind Teil des Systems. |
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| Ein Laptop, Tablet oder Smartphone kann nur dann eine Aufgabe erfüllen, wenn Hardware und
| | === Software gibt Funktionen vor === |
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| '''Software''' aufeinander bezogen arbeiten. Wird etwa ein Text geschrieben, liefert die Tastatur als '''Hardware''' die Eingabe. Das Betriebssystem erkennt die Eingabe, leitet sie weiter und das
| | Das Betriebssystem organisiert grundlegende Ressourcen und stellt Funktionen für Anwendungen bereit. Anwendungsprogramme lösen konkrete Aufgaben. Ohne passende Software kann vorhandene Hardware ihre Möglichkeiten nicht automatisch nutzen. |
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| Textverarbeitungsprogramm verarbeitet sie. Der Prozessor berechnet die nötigen Schritte, der Arbeitsspeicher hält aktuelle Daten bereit, und der Bildschirm zeigt das Ergebnis an. Soll der Text gespeichert werden, wird zusätzlich ein Speichermedium genutzt. Dieses Beispiel macht deutlich, dass eine scheinbar einfache Handlung aus vielen abgestimmten Teilvorgängen besteht. Hardwarebeispiele Prozessor, Arbeitsspeicher, Bildschirm, Tastatur, Kamera, Lautsprecher Softwarebeispiele Betriebssystem, Browser, Textprogramm, App, Spiel, Lernsoftware Ein zentraler Lerninhalt ist die Aufgabenverteilung zwischen Hardware und Software.
| | Umgekehrt kann Software Funktionen verlangen, die ein Gerät nicht bereitstellt oder für die Leistung bzw. Speicher nicht ausreichen. |
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| Hardware stellt die technischen Voraussetzungen bereit: Sie nimmt Eingaben auf, verarbeitet elektrische Signale, speichert Daten und gibt Ergebnisse aus. Software legt fest, was mit diesen Möglichkeiten geschehen soll. Sie steuert Abläufe, interpretiert Eingaben, organisiert Daten und bestimmt, wie Ergebnisse dargestellt werden. Ein Mikrofon allein nimmt zwar Schall auf, aber erst eine passende Software kann daraus eine Sprachaufnahme machen, sie speichern oder weiterbearbeiten. Ein Bildschirm kann Signale anzeigen, aber erst ein Programm entscheidet, welche Inhalte sichtbar werden. Besonders wichtig ist das Betriebssystem.
| | === Betriebssystem als Vermittler === |
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| Es bildet eine vermittelnde Ebene zwischen
| | Das Betriebssystem verwaltet unter anderem Programme, Dateien, Benutzerkonten, Geräte und Netzverbindungen. Anwendungen nutzen Betriebssystemfunktionen, statt jede Hardware vollständig selbst anzusteuern. |
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| '''Hardware''' und Anwendungssoftware. Das Betriebssystem sorgt dafür, dass Programme auf | | '''Treiber''' unterstützen die Kommunikation des Systems mit bestimmten Hardwarekomponenten. |
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| Kamera, Tastatur, Speicher, Bildschirm oder Drucker zugreifen können, ohne jedes Detail der
| | === Ein Eingabeweg durch das System === |
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| '''Hardware''' selbst steuern zu müssen. Es organisiert Dateien, verwaltet Speicher, startet
| | Beim Tippen eines Buchstabens registriert die Tastatur eine Eingabe. Betriebssystem und Anwendung verarbeiten das Ereignis, der Buchstabe wird im Dokument verwaltet und die Grafikausgabe zeigt ihn am Bildschirm. Beim Speichern wird der Inhalt auf einem dauerhaften Speicher abgelegt. |
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| Programme und sorgt dafür, dass mehrere Abläufe koordiniert werden. Dadurch wird deutlich, dass nicht nur einzelne Apps wichtig sind, sondern auch die grundlegende Systemsoftware, die das gesamte Gerät nutzbar macht. Systemaufgaben Eingabe, Steuerung, Verarbeitung, Speicherung, Ausgabe, Verwaltung Betriebssystemfunktionen starten, verwalten, zuordnen, schützen, koordinieren, anzeigen
| | Dieses Beispiel verbindet EVA-Prinzip, Software und Hardware zu einem Systemmodell. |
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| '''Alltagsbeispiele''' helfen dabei, das Zusammenwirken beider Bereiche anschaulich zu verstehen.
| | === Kamera als Systembeispiel === |
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| Beim Fotografieren liefert die Kamera-Hardware Bilddaten. Die Kamera-App steuert Aufnahme, Fokus, Auslöser und Speicherung. Der Bildschirm zeigt die Vorschau, der Prozessor verarbeitet die Daten, und der Speicher legt das Foto ab. Beim Musikhören greift eine App auf gespeicherte oder gestreamte Daten zu, die Lautsprecher geben den Ton aus, und das Betriebssystem steuert Lautstärke, Dateizugriff und Verbindung zu anderen Geräten. Beim Videotelefonat arbeiten Kamera, Mikrofon, Lautsprecher, Bildschirm, Prozessor, Netzwerkschnittstelle und Kommunikationssoftware gleichzeitig zusammen. Ein weiteres Beispiel ist das Drucken. | | Beim Fotografieren erfasst ein Sensor Licht. Software verarbeitet Bilddaten, steuert Belichtung und Speicherung, das Betriebssystem verwaltet Datei und Zugriffsrechte, und das Display zeigt das Ergebnis. |
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| Ein Text wird in einer Software erstellt und bearbeitet. Das Betriebssystem übermittelt die Druckanfrage an den Drucker. Der Drucker als Hardware setzt die digitalen Informationen in einen physischen Ausdruck um. Ohne passende Druckersoftware oder Treiber kann der Drucker zwar vorhanden sein, aber nicht korrekt arbeiten. Dieses Beispiel zeigt besonders gut, dass Hardware nicht automatisch nützlich wird, sondern auf passende Software angewiesen ist.
| | Dasselbe Gerät kann durch Softwareupdates neue Funktionen erhalten, obwohl die physische Kamera gleich bleibt. |
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| '''Alltagsbeispiele''' Fotoaufnahme, Videocall, Musikwiedergabe, Drucken, Spielen, Recherchieren
| | === Systemanforderungen und Kompatibilität === |
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| Zusammenspiel Kamera-App, Lautsprecher-Ausgabe, Druckersoftware, Browser-Anzeige, Speicherzugriff, Netzverbindung Auch Eingabegeräte und Ausgabegeräte spielen eine wichtige Rolle. Eingabegeräte wie Tastatur, Maus, Touchscreen, Mikrofon oder Kamera liefern Daten an das System. Ausgabegeräte wie Bildschirm, Lautsprecher, Beamer oder Drucker machen Ergebnisse wahrnehmbar. Dazwischen liegt die Verarbeitung durch Prozessor, Speicher und Programme. Diese Grundstruktur kann auf viele Situationen übertragen werden.
| | Programme können bestimmte Betriebssystemversionen, Speicherplatz, Arbeitsspeicher, Prozessor- oder Grafikfunktionen benötigen. Vor einer Installation sollte geprüft werden, ob die Anforderungen erfüllt sind. |
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| Wird auf einem Tablet gezeichnet, dient der Stift oder der Finger als Eingabe, die Zeichen-App verarbeitet die Bewegungen, und der Bildschirm zeigt die Linien an. Wird Sprache in Text umgewandelt, nimmt das Mikrofon den Ton auf, eine Software analysiert ihn, und der Text erscheint auf dem Display. Für ein tieferes Verständnis ist es hilfreich, Hardware und Software nicht getrennt zu betrachten, sondern als Teile eines Systems mit gemeinsamen Aufgaben. Eine App kann sehr gut programmiert sein, aber auf schwacher oder unpassender Hardware langsam laufen.
| | Kompatibilität betrifft außerdem Dateiformate, Anschlüsse und Treiber. |
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| Umgekehrt kann ein leistungsstarkes Gerät wenig nützen, wenn die Software fehlerhaft, veraltet oder ungeeignet ist. Schülerinnen und Schüler sollen deshalb erkennen, dass Leistung, Bedienbarkeit und Funktion immer vom Zusammenspiel beider Bereiche abhängen. Genau dieses Zusammenspiel erklärt, warum Programme auf manchen Geräten flüssig laufen und auf anderen nicht. Eingabegeräte Maus, Tastatur, Mikrofon, Kamera, Touchscreen, Scanner Ausgabegeräte Bildschirm, Lautsprecher, Drucker, Beamer, Kopfhörer, Anzeige Ein weiterer wichtiger Lerninhalt ist die Rolle des Speichers.
| | === Fehler mit Systemblick untersuchen === |
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| Der Arbeitsspeicher hält Daten und Programmteile bereit, die aktuell benötigt werden, damit Prozesse schnell ausgeführt werden können. Dauerhafte Speicher wie SSD, Festplatte oder Cloudspeicher sichern Daten längerfristig. Software nutzt diese Speicherformen unterschiedlich. Ein geöffnetes Programm arbeitet mit dem Arbeitsspeicher, ein gespeichertes Dokument liegt dauerhaft auf einem Laufwerk. Diese Unterscheidung hilft, Vorgänge wie schnelles Reagieren, Speichern, Laden oder Datenverlust bei Stromunterbrechung besser zu verstehen. Auch Fehlersituationen machen das Systemdenken anschaulich.
| | Wenn Ton fehlt, kann Lautstärke stummgeschaltet, das falsche Ausgabegerät ausgewählt, ein Kabel nicht verbunden oder eine Hardwarekomponente defekt sein. Systematische Fehlersuche prüft daher mehrere Ebenen. |
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| Wenn ein Mikrofon nicht funktioniert, kann die Ursache am Gerät selbst liegen oder an fehlenden Zugriffsrechten in der Software. Wenn ein Spiel ruckelt, kann dies an zu schwacher Hardware, zu wenig Arbeitsspeicher oder schlecht angepasster Software liegen. Wenn ein Drucker nicht druckt, können Kabel, Verbindung, Treiber oder Programmeinstellungen die Ursache sein. Solche Beispiele zeigen, dass digitale Probleme oft nur verstanden werden, wenn Hardware und
| | Nicht jeder Fehler erfordert eine Neuinstallation oder einen Hardwaretausch. |
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| '''Software''' gemeinsam betrachtet werden.
| | === Geeignete Systeme auswählen === |
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| Speicherarten Arbeitsspeicher, SSD, Festplatte, Cloudspeicher, Zwischenspeicher, Gerätespeicher
| | Für Textverarbeitung gelten andere Anforderungen als für Videoschnitt oder Spiele. Ein System sollte zur Aufgabe passen und nicht nur nach einer einzelnen Zahl wie Prozessortakt beurteilt werden. |
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| '''Fehlerquellen''' Treiberfehler, Speichermangel, Verbindungsproblem, Zugriffsfehler,
| | Auch Bedienbarkeit, Akkulaufzeit, Anschlüsse, Speicher, Reparierbarkeit und Softwareunterstützung können relevant sein. |
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| Hardwaredefekt, Softwarefehler Fachübergreifende Beispiele erweitern das Verständnis. Im Mathematikunterricht kann eine Tabellenkalkulation Daten mithilfe von Prozessor und Speicher berechnen. Im Kunstunterricht werden Zeichen-App und Touchscreen gemeinsam genutzt. In Musik ermöglichen Mikrofon,
| | == Aufgaben für den Unterricht == |
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| Lautsprecher und Audiosoftware Aufnahme und Bearbeitung. In Geografie arbeiten Karten- App, GPS-Hardware und Bildschirm zusammen. In Naturwissenschaften können Sensoren Daten erfassen, die eine Software auswertet und darstellt. Dadurch wird sichtbar, dass das Zusammenspiel von Hardware und Software in vielen Fächern und Alltagssituationen wirksam ist. Ein weiterer bedeutsamer Aspekt ist die Anpassung von Software an verschiedene Geräte. Dieselbe Anwendung kann auf Smartphone, Tablet und Computer unterschiedlich aussehen oder verschiedene Funktionen bieten, weil die vorhandene Hardware unterschiedlich ist.
| | === Alltagsaufgaben in Hardware und Software zerlegen === |
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| Ein Smartphone hat Touchscreen, Kamera und Mobilfunk, ein Desktop-PC meist Tastatur, Maus und größeren Bildschirm. Software muss diese Unterschiede berücksichtigen. So erkennen die Schülerinnen und Schüler, dass Programme nicht losgelöst von Geräten entwickelt werden, sondern auf bestimmte technische Voraussetzungen reagieren müssen.
| | Digitale Aufgaben werden als System betrachtet. |
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| '''Fächerbezüge''' Mathematik, Kunst, Musik, Geografie, Biologie, Physik '''Geräteunterschiede''' Smartphone, Tablet, Laptop, Desktop, Konsole, Smartwatch | | '''Arbeitsauftrag:''' Wähle Drucken, Fotografieren, Videotelefonie oder Text schreiben und liste beteiligte Hardware und Software auf. |
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| Schließlich sollen die Lernenden begreifen, dass digitale Aufgaben nie nur von einem einzelnen Teil erledigt werden. Ob Schreiben, Rechnen, Fotografieren, Drucken, Spielen oder Kommunizieren: Immer wirken verschiedene Hardwarebestandteile und Softwareelemente zusammen. Dieses Verständnis hilft nicht nur beim sachgerechten Umgang mit Geräten, sondern auch beim Erkennen von Störungen, beim Auswählen geeigneter Software und beim Verstehen technischer Abläufe.
| | '''Erwartetes Ergebnis:''' Systemübersicht. |
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| '''Kernideen''' Zusammenarbeit, Abstimmung, Steuerung, Funktion, Abhängigkeit, Systemdenken
| | === Gerätebestandteile untersuchen und Funktionen zuordnen === |
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| === Weiterführende Links ===
| | Fotos oder ungefährliche Komponenten werden analysiert. |
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| * internet-abc.de
| | '''Arbeitsauftrag:''' Ordne CPU, RAM, SSD, Kamera, Mikrofon, Bildschirm und Netzwerkadapter ihren Aufgaben zu. |
| * klicksafe.de
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| * saferinternet.at
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| * eduthek.at
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| * code.org
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| * csunplugged.org
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| == 15.3 Aufgaben für den Unterricht ==
| | '''Erwartetes Ergebnis:''' Funktionszuordnung. |
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| === 15.3.1 Alltagsaufgaben in Hardware und Software zerlegen === | | === Softwarearten vergleichen und Systemrollen erkennen === |
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| Die Zerlegung vertrauter digitaler Handlungen in einzelne Systembestandteile unterstützt die Schülerinnen und Schüler dabei, Geräte nicht nur oberflächlich zu nutzen, sondern das funktionale Zusammenspiel von physischen Bauteilen und steuernden Programmen bewusst zu erkennen. Die Lernenden erhalten Alltagsaufgaben wie ein Foto aufnehmen, ein Dokument drucken, Musik hören, eine Videokonferenz starten oder einen Text schreiben. In Gruppen halten sie fest, welche Hardware dabei beteiligt ist und welche Software jeweils notwendig wird. Anschließend
| | Betriebssystem, Treiber und Anwendung werden abgegrenzt. |
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| ordnen sie die einzelnen Schritte den Bereichen Eingabe, Verarbeitung, Speicherung und Ausgabe zu. In der gemeinsamen Besprechung wird sichtbar, dass selbst einfache digitale Tätigkeiten nur durch mehrere aufeinander abgestimmte Komponenten funktionieren. Alltagsaufgaben Foto, Druck, Musik, Videocall, Text, Recherche Systembereiche Eingabe, Verarbeitung, Speicherung, Ausgabe, Steuerung, Verbindung Ergebnis Zuordnungstabelle, Ablaufskizze, Tafelbild
| | '''Arbeitsauftrag:''' Ordne Beispiele den drei Ebenen zu und beschreibe ihr Zusammenspiel. |
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| === 15.3.2 Gerätebestandteile untersuchen und Funktionen zuordnen ===
| | '''Erwartetes Ergebnis:''' Schichtenähnliches Grundmodell. |
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| Die gezielte Zuordnung technischer Bestandteile zu ihren Aufgaben fördert ein tragfähiges Verständnis dafür, dass Hardware nicht bloß aus einzelnen Teilen besteht, sondern innerhalb eines Systems jeweils bestimmte Funktionen für Softwareprozesse bereitstellt. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten mit Abbildungen, realen Geräten oder Kärtchen zu typischen Bestandteilen wie Prozessor, Arbeitsspeicher, Bildschirm, Tastatur, Mikrofon, Kamera und Lautsprecher. Zu jedem Teil formulieren sie, welche Aufgabe es im System übernimmt und mit welchen Programmen oder Diensten es häufig zusammenarbeitet.
| | === Den Weg einer Eingabe durch das System nachverfolgen === |
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| Danach ergänzen sie passende Softwarebeispiele und diskutieren, was ohne den jeweiligen Bestandteil nicht oder nur eingeschränkt möglich wäre. So entsteht ein klareres Bild über Funktionen und Abhängigkeiten im Gesamtsystem. Hardwareteile Prozessor, Arbeitsspeicher, Bildschirm, Tastatur, Mikrofon, Kamera Funktionsbereiche erfassen, berechnen, speichern, anzeigen, ausgeben, verbinden Lernprodukte Zuordnungskarten, Funktionsübersicht, Kurzvortrag
| | Eine konkrete Aktion wird Schritt für Schritt beschrieben. |
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| === 15.3.3 Softwarearten vergleichen und Systemrollen erkennen ===
| | '''Arbeitsauftrag:''' Verfolge einen Tastendruck oder ein Foto von Eingabe über Verarbeitung bis Speicherung/Ausgabe. |
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| Die bewusste Unterscheidung verschiedener Softwarearten hilft den Schülerinnen und Schülern zu verstehen, dass nicht jedes Programm dieselbe Aufgabe erfüllt und dass Betriebssystem, Anwendungssoftware und Hilfsprogramme unterschiedliche Rollen im System übernehmen. Die Lernenden erhalten Beispiele wie Betriebssystem, Browser, Textverarbeitung, Kamera-App, Spiel, Druckersoftware oder Musikplayer. In Partnerarbeit ordnen sie diese Programme nach ihrer Funktion und beschreiben, auf welche Hardware sie jeweils besonders angewiesen sind.
| | '''Erwartetes Ergebnis:''' Vollständiger Ablauf. |
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| Danach vergleichen sie, welche Software direkt für Nutzerinnen und Nutzer sichtbar ist und welche eher im Hintergrund arbeitet. In der Auswertung wird deutlich, dass ein funktionierendes digitales System mehrere Softwareebenen umfasst, die miteinander koordiniert arbeiten müssen.
| | === Fallbeispiele mit Systemblick lösen === |
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| '''Softwarearten''' Betriebssystem, App, Browser, Treiber, Spiel, Lernprogramm '''Vergleichsaspekte''' sichtbar, steuernd, unterstützend, anwendungsbezogen, gerätenah,
| | Einfache Störungen werden mehreren Ursachenebenen zugeordnet. |
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| systemnah Ergebnis Softwarematrix, Vergleichstafel, Merkliste
| | '''Arbeitsauftrag:''' Entscheide bei jedem Fall, was zuerst geprüft wird und warum. Verändere keine sicherheitsrelevanten Systeme. |
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| === 15.3.4 Den Weg einer Eingabe durch das System nachverfolgen ===
| | '''Erwartetes Ergebnis:''' Sicherer Prüfplan. |
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| Die schrittweise Rekonstruktion eines digitalen Vorgangs macht für die Schülerinnen und Schüler sichtbar, wie eine Eingabe aufgenommen, verarbeitet, gespeichert und ausgegeben wird und welche Rollen Hardware und Software dabei jeweils übernehmen. Die Klasse verfolgt an einem Beispiel wie Texteingabe, Sprachaufnahme oder Bildaufnahme den vollständigen Weg durch das System. Die Lernenden beschreiben, welches Eingabegerät Daten liefert, welche Software die Daten verarbeitet, welche Hardware die Berechnung unterstützt und wie das Ergebnis schließlich angezeigt oder gespeichert wird. Die Schritte werden gemeinsam in einem Ablaufdiagramm gesichert.
| | === Ein Gerät aus Nutzersicht und Systemsicht beschreiben === |
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| Dadurch erkennen die Schülerinnen und Schüler, dass zwischen einer Handlung und dem sichtbaren Ergebnis mehrere systematische Verarbeitungsschritte liegen. Beispiele Texteingabe, Sprachaufnahme, Bildaufnahme, Mausbewegung, Touchsteuerung, Druckauftrag Ablaufschritte aufnehmen, weiterleiten, verarbeiten, speichern, anzeigen, ausgeben Produkte Ablaufbild, Prozessschema, Erklärtext
| | Zwei Perspektiven werden verglichen. |
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| === 15.3.5 Fallbeispiele mit Systemblick lösen ===
| | '''Arbeitsauftrag:''' Beschreibe ein Smartphone zuerst über sichtbare Funktionen und danach über beteiligte Hardware, Betriebssystem und Apps. |
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| Die Arbeit an typischen Störungssituationen fördert problemlösendes Denken und zeigt den Schülerinnen und Schülern, dass digitale Schwierigkeiten oft nur dann sinnvoll erklärt werden können, wenn Hardware und Software gemeinsam betrachtet werden. Die Lernenden bearbeiten kurze Fallbeispiele, etwa „Das Mikrofon funktioniert nicht“, „Der Drucker reagiert nicht“, „Ein Spiel ruckelt“, „Das Video hat keinen Ton“ oder „Die Kamera-App startet nicht“. In Gruppen überlegen sie, ob die Ursache eher in der Hardware, in der Software oder im Zusammenspiel beider Bereiche liegen könnte.
| | '''Erwartetes Ergebnis:''' Verbindung von Oberfläche und Technik. |
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| Anschließend entwickeln sie einfache Prüfschritte und begründen ihre Vermutungen. So lernen die Schülerinnen und Schüler, technische Probleme systematisch statt zufällig zu betrachten. Fallbeispiele Mikrofon, Drucker, Spiel, Video, Kamera, WLAN Prüfschritte anschließen, starten, prüfen, freigeben, aktualisieren, testen Erkenntnisse Ursache, Abhängigkeit, Systemblick, Fehlersuche
| | === Betriebssystem als Vermittler nachvollziehen === |
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| === 15.3.6 Ein Gerät aus Nutzersicht und Systemsicht beschreiben ===
| | Geräte- und Dateifunktionen werden dem Betriebssystem zugeordnet. |
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| Die Gegenüberstellung von Bedienperspektive und Systemperspektive vertieft das Verständnis dafür, dass digitale Geräte einerseits einfach genutzt werden, andererseits aber im Hintergrund komplexe Abstimmungen zwischen Hardware und Software leisten. Die Schülerinnen und Schüler wählen ein Gerät wie Smartphone, Tablet, Laptop, Spielkonsole oder Smartwatch. Zunächst beschreiben sie, was man damit aus Nutzersicht tun kann. Danach analysieren sie, welche Hardware- und Softwarebestandteile im Hintergrund zusammenwirken, damit diese Handlungen möglich sind. Die Ergebnisse werden in zwei Spalten gegenübergestellt und anschließend präsentiert.
| | '''Arbeitsauftrag:''' Erstelle eine Liste, welche Aufgaben das Betriebssystem zwischen Anwendung und Hardware übernimmt. |
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| Dadurch wird der Unterschied zwischen sichtbarer Nutzung und technischem Systemaufbau besonders anschaulich.
| | '''Erwartetes Ergebnis:''' Grundverständnis der Vermittlerrolle. |
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| Gerätebeispiele Smartphone, Tablet, Laptop, Konsole, Smartwatch, Drucker Perspektiven Nutzung, Aufbau, Steuerung, Funktion, Abhängigkeit, Wirkung Ergebnis Zweispaltenblatt, Geräteprofil, Präsentation
| | === Hardware-Software-Zusammenspiel praktisch erproben === |
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| === 15.3.7 Betriebssystem als Vermittler nachvollziehen ===
| | Eine ungefährliche Funktion wird mit unterschiedlichen Einstellungen oder Geräten getestet. |
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| Die gezielte Beschäftigung mit der Rolle des Betriebssystems unterstützt die Schülerinnen und Schüler dabei, eine oft unsichtbare, aber zentrale Systemebene zu erkennen, die Programme, Dateien und Hardwarezugriffe koordiniert. Die Lernenden untersuchen typische Aufgaben eines Betriebssystems, etwa Programme starten, Dateien verwalten, Eingabegeräte ansprechen, Lautstärke regeln oder Druckaufträge weiterleiten. Anhand vereinfachter Szenarien beschreiben sie, warum Apps viele Hardwarebestandteile nicht direkt alleine steuern, sondern auf Vermittlung angewiesen sind. Anschließend ordnen sie verschiedene Systemaufgaben passenden Beispielen zu.
| | '''Arbeitsauftrag:''' Verändere z. B. Ausgabegerät, Bildschirmauflösung oder Druckerauswahl in einer Schulumgebung und dokumentiere, welche Softwareeinstellung welche Hardware betrifft. |
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| So wird verständlich, dass das Betriebssystem keine beliebige Zusatzsoftware, sondern eine Schlüsselfunktion im Gesamtsystem erfüllt. Systemaufgaben starten, verwalten, steuern, speichern, schützen, weiterleiten Beispiele Dateizugriff, Lautstärke, Kamera, Druckauftrag, Anmeldung, Programmstart Sicherung Zuordnungsschema, Kurzdefinition, Merkblatt
| | '''Erwartetes Ergebnis:''' Praktischer Systembezug. |
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| === 15.3.8 Hardware-Software-Zusammenspiel praktisch erproben === | | === Geeignete Systeme für Aufgaben bewerten === |
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| Die praktische Erprobung eines einfachen digitalen Arbeitsauftrags macht das Systemdenken konkret erfahrbar und hilft den Schülerinnen und Schülern, theoretische Begriffe mit beobachtbaren Abläufen am Gerät zu verbinden. Die Schülerinnen und Schüler führen einen kurzen Arbeitsauftrag aus, etwa ein Bild aufnehmen und speichern, einen Text schreiben und drucken oder eine Audioaufnahme erstellen und abspielen. Währenddessen dokumentieren sie schrittweise, welche Hardware sie aktiv nutzen und welche Software im Einsatz ist. Anschließend markieren sie, an welcher Stelle Eingabe, Verarbeitung, Speicherung und Ausgabe stattfinden.
| | Mehrere fiktive Geräteprofile stehen zur Auswahl. |
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| Die Auswertung verbindet Handlungserfahrung mit Fachbegriffen und stärkt die Fähigkeit, Systemabläufe an realen Geräten zu beschreiben. Praxisaufgaben fotografieren, schreiben, drucken, aufnehmen, speichern, abspielen Beobachtungspunkte Gerät, Programm, Eingabe, Verarbeitung, Speicherung, Ausgabe Ergebnis Beobachtungsbogen, Ablaufskizze, Kurzreflexion
| | '''Arbeitsauftrag:''' Wähle für Office-Arbeit, Videoschnitt und mobilen Schulbetrieb jeweils ein geeignetes System und begründe mit mehreren Kriterien. |
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| === 15.3.9 Geeignete Systeme für Aufgaben bewerten ===
| | '''Erwartetes Ergebnis:''' Aufgabenbezogene Systemwahl. |
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| Die bewusste Bewertung technischer Lösungen fördert die Einsicht, dass nicht jedes Gerät und nicht jede Softwarekombination für jede Aufgabe gleich gut geeignet ist und dass verantwortungsvolle Nutzung Auswahl und Abwägung erfordert. Die Klasse erhält mehrere Aufgaben wie Videobearbeitung, Textarbeit, Online-Recherche, Präsentation oder Musikaufnahme und vergleicht dazu unterschiedliche Gerätekombinationen
| | === Reflexion und Ergebnissicherung === |
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| und Programme. Die Lernenden überlegen, welche Hardware besonders wichtig ist, welche
| | Der Begriff System wird zusammengefasst. |
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| '''Software''' benötigt wird und warum manche Systeme besser geeignet sind als andere. Dabei | | '''Arbeitsauftrag:''' Erkläre, warum „der Computer“ nicht aus einer einzigen entscheidenden Komponente besteht. |
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| berücksichtigen sie auch Bedienbarkeit, Leistung, Speicherbedarf und Zweck. So lernen die Schülerinnen und Schüler, Systeme nicht nur zu beschreiben, sondern ihre Eignung für konkrete Handlungen zu beurteilen. Aufgabenfelder Videobearbeitung, Textarbeit, Recherche, Präsentation, Musikaufnahme, Grafik Bewertungskriterien Leistung, Eignung, Speicher, Bedienung, Kompatibilität, Zweck Produkte Bewertungsraster, Empfehlung, Begründung
| | '''Erwartetes Ergebnis:''' Ganzheitliches Systemverständnis. |
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| === 15.3.10 Reflexion und Ergebnissicherung === | | == Selbstcheck == |
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| Die abschließende Sicherung hilft den Schülerinnen und Schülern, einzelne Beobachtungen und Beispiele zu einem tragfähigen Gesamtverständnis darüber zu verbinden, wie Hardware und Software als abgestimmtes System digitale Aufgaben ermöglichen. Die Schülerinnen und Schüler halten schriftlich oder mündlich fest, welche Rollen Hardware und Software jeweils übernehmen, warum beide aufeinander angewiesen sind und welches Beispiel aus dem Unterricht das Zusammenspiel besonders gut gezeigt hat. Zusätzlich formulieren sie einen eigenen Merksatz dazu, warum digitale Geräte nur als System sinnvoll verstanden werden können.
| | * Ich kann Hardware, Betriebssystem und Anwendung unterscheiden. |
| | * Ich kann zentrale Hardwarekomponenten erklären. |
| | * Ich kann einen Eingabe-Verarbeitungs-Ausgabe-Ablauf durch das System beschreiben. |
| | * Ich verstehe, warum Software Anforderungen an Hardware stellt. |
| | * Ich kann Fehler systematisch verschiedenen Ebenen zuordnen. |
| | * Ich kann ein System passend zu einer Aufgabe beurteilen. |
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| Die Ergebnisse werden als gemeinsame Übersicht gesammelt und für spätere Themen wie Fehlersuche, Softwarewahl oder Gerätebewertung nutzbar gemacht. Reflexionsfragen Was macht Hardware, Was macht Software, Wie arbeiten sie zusammen, Warum ist das wichtig Sicherung Lernjournal, Exit Card, Merkblatt, Wandplakat
| | == Siehe auch == |
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| Grundlage: Digitale Grundbildung II – Lehrband 2. Klasse, Final V2.5.
| | * [[DGB 2: Digitale Geraete im Netzwerk|Geräte vernetzen]] |
| | * [[DGB 2: Software fuer unterschiedliche Aufgaben|Software auswählen]] |
| | * [[DGB 1: Hardware|Grundlagen der Hardware]] |
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| | [[Kategorie:DGB 2]] |
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Ein digitales Gerät funktioniert als System: Hardware stellt physische Komponenten bereit, Software legt Abläufe und Funktionen fest. Erst ihr Zusammenspiel ermöglicht Eingabe, Verarbeitung, Speicherung, Ausgabe und Kommunikation. Der Systemblick hilft, Geräte nicht nur als Oberfläche, sondern als zusammenwirkende Komponenten zu verstehen.
| Bereich
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Zuordnung
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| Kompetenzbereich
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Handeln
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| Perspektiven
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T
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| Schwerpunkt
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Zusammenarbeit von Hardware und Software als System
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| Kompetenz
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Hardware- und Softwarekomponenten typischen Aufgaben zuordnen, das Betriebssystem als vermittelnde Ebene einordnen und Abläufe in digitalen Gesamtsystemen nachvollziehen.
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Die Schülerinnen und Schüler können:
- Hardware und Software sicher unterscheiden;
- CPU, RAM, Speicher, Ein- und Ausgabegeräte ihren Grundaufgaben zuordnen;
- Betriebssystem und Anwendungssoftware unterscheiden;
- erklären, dass Programme auf Hardware ausgeführt werden;
- Treiber in Grundzügen als Vermittlung zu Hardwarekomponenten einordnen;
- den Weg einer Eingabe durch Verarbeitung, Speicherung und Ausgabe beschreiben;
- bei einer digitalen Aufgabe beteiligte Hardware- und Softwareteile nennen;
- Systemanforderungen als Zusammenhang zwischen Programm und vorhandener Hardware verstehen;
- typische Fehler danach einordnen, ob eher Hardware, Software, Verbindung oder Einstellung betroffen ist;
- Geräte aus Nutzer- und Systemsicht beschreiben;
- geeignete Systeme für eine Aufgabe anhand von Leistung, Bedienbarkeit und Ausstattung vergleichen.
Prozessor, Arbeitsspeicher, SSD, Bildschirm, Tastatur, Kamera, Mikrofon und Netzwerkadapter sind Hardware. Sie stellen Rechenleistung, Speicher, Ein- und Ausgabe sowie Kommunikation bereit.
Keine Komponente arbeitet sinnvoll völlig allein. Verbindungen und Stromversorgung sind Teil des Systems.
Das Betriebssystem organisiert grundlegende Ressourcen und stellt Funktionen für Anwendungen bereit. Anwendungsprogramme lösen konkrete Aufgaben. Ohne passende Software kann vorhandene Hardware ihre Möglichkeiten nicht automatisch nutzen.
Umgekehrt kann Software Funktionen verlangen, die ein Gerät nicht bereitstellt oder für die Leistung bzw. Speicher nicht ausreichen.
Das Betriebssystem verwaltet unter anderem Programme, Dateien, Benutzerkonten, Geräte und Netzverbindungen. Anwendungen nutzen Betriebssystemfunktionen, statt jede Hardware vollständig selbst anzusteuern.
Treiber unterstützen die Kommunikation des Systems mit bestimmten Hardwarekomponenten.
Beim Tippen eines Buchstabens registriert die Tastatur eine Eingabe. Betriebssystem und Anwendung verarbeiten das Ereignis, der Buchstabe wird im Dokument verwaltet und die Grafikausgabe zeigt ihn am Bildschirm. Beim Speichern wird der Inhalt auf einem dauerhaften Speicher abgelegt.
Dieses Beispiel verbindet EVA-Prinzip, Software und Hardware zu einem Systemmodell.
Beim Fotografieren erfasst ein Sensor Licht. Software verarbeitet Bilddaten, steuert Belichtung und Speicherung, das Betriebssystem verwaltet Datei und Zugriffsrechte, und das Display zeigt das Ergebnis.
Dasselbe Gerät kann durch Softwareupdates neue Funktionen erhalten, obwohl die physische Kamera gleich bleibt.
Systemanforderungen und Kompatibilität
[Bearbeiten]Programme können bestimmte Betriebssystemversionen, Speicherplatz, Arbeitsspeicher, Prozessor- oder Grafikfunktionen benötigen. Vor einer Installation sollte geprüft werden, ob die Anforderungen erfüllt sind.
Kompatibilität betrifft außerdem Dateiformate, Anschlüsse und Treiber.
Wenn Ton fehlt, kann Lautstärke stummgeschaltet, das falsche Ausgabegerät ausgewählt, ein Kabel nicht verbunden oder eine Hardwarekomponente defekt sein. Systematische Fehlersuche prüft daher mehrere Ebenen.
Nicht jeder Fehler erfordert eine Neuinstallation oder einen Hardwaretausch.
Für Textverarbeitung gelten andere Anforderungen als für Videoschnitt oder Spiele. Ein System sollte zur Aufgabe passen und nicht nur nach einer einzelnen Zahl wie Prozessortakt beurteilt werden.
Auch Bedienbarkeit, Akkulaufzeit, Anschlüsse, Speicher, Reparierbarkeit und Softwareunterstützung können relevant sein.
Digitale Aufgaben werden als System betrachtet.
Arbeitsauftrag: Wähle Drucken, Fotografieren, Videotelefonie oder Text schreiben und liste beteiligte Hardware und Software auf.
Erwartetes Ergebnis: Systemübersicht.
Gerätebestandteile untersuchen und Funktionen zuordnen
[Bearbeiten]Fotos oder ungefährliche Komponenten werden analysiert.
Arbeitsauftrag: Ordne CPU, RAM, SSD, Kamera, Mikrofon, Bildschirm und Netzwerkadapter ihren Aufgaben zu.
Erwartetes Ergebnis: Funktionszuordnung.
Softwarearten vergleichen und Systemrollen erkennen
[Bearbeiten]Betriebssystem, Treiber und Anwendung werden abgegrenzt.
Arbeitsauftrag: Ordne Beispiele den drei Ebenen zu und beschreibe ihr Zusammenspiel.
Erwartetes Ergebnis: Schichtenähnliches Grundmodell.
Den Weg einer Eingabe durch das System nachverfolgen
[Bearbeiten]Eine konkrete Aktion wird Schritt für Schritt beschrieben.
Arbeitsauftrag: Verfolge einen Tastendruck oder ein Foto von Eingabe über Verarbeitung bis Speicherung/Ausgabe.
Erwartetes Ergebnis: Vollständiger Ablauf.
Einfache Störungen werden mehreren Ursachenebenen zugeordnet.
Arbeitsauftrag: Entscheide bei jedem Fall, was zuerst geprüft wird und warum. Verändere keine sicherheitsrelevanten Systeme.
Erwartetes Ergebnis: Sicherer Prüfplan.
Ein Gerät aus Nutzersicht und Systemsicht beschreiben
[Bearbeiten]Zwei Perspektiven werden verglichen.
Arbeitsauftrag: Beschreibe ein Smartphone zuerst über sichtbare Funktionen und danach über beteiligte Hardware, Betriebssystem und Apps.
Erwartetes Ergebnis: Verbindung von Oberfläche und Technik.
Betriebssystem als Vermittler nachvollziehen
[Bearbeiten]Geräte- und Dateifunktionen werden dem Betriebssystem zugeordnet.
Arbeitsauftrag: Erstelle eine Liste, welche Aufgaben das Betriebssystem zwischen Anwendung und Hardware übernimmt.
Erwartetes Ergebnis: Grundverständnis der Vermittlerrolle.
Hardware-Software-Zusammenspiel praktisch erproben
[Bearbeiten]Eine ungefährliche Funktion wird mit unterschiedlichen Einstellungen oder Geräten getestet.
Arbeitsauftrag: Verändere z. B. Ausgabegerät, Bildschirmauflösung oder Druckerauswahl in einer Schulumgebung und dokumentiere, welche Softwareeinstellung welche Hardware betrifft.
Erwartetes Ergebnis: Praktischer Systembezug.
Geeignete Systeme für Aufgaben bewerten
[Bearbeiten]Mehrere fiktive Geräteprofile stehen zur Auswahl.
Arbeitsauftrag: Wähle für Office-Arbeit, Videoschnitt und mobilen Schulbetrieb jeweils ein geeignetes System und begründe mit mehreren Kriterien.
Erwartetes Ergebnis: Aufgabenbezogene Systemwahl.
Der Begriff System wird zusammengefasst.
Arbeitsauftrag: Erkläre, warum „der Computer“ nicht aus einer einzigen entscheidenden Komponente besteht.
Erwartetes Ergebnis: Ganzheitliches Systemverständnis.
- Ich kann Hardware, Betriebssystem und Anwendung unterscheiden.
- Ich kann zentrale Hardwarekomponenten erklären.
- Ich kann einen Eingabe-Verarbeitungs-Ausgabe-Ablauf durch das System beschreiben.
- Ich verstehe, warum Software Anforderungen an Hardware stellt.
- Ich kann Fehler systematisch verschiedenen Ebenen zuordnen.
- Ich kann ein System passend zu einer Aufgabe beurteilen.
