DGB 2: Hardware und Software

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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.

Lehrplanbezug

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.

Lernziele

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.

Lerninhalte

Hardware als physische Grundlage

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.

Software gibt Funktionen vor

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.

Betriebssystem als Vermittler

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.

Ein Eingabeweg durch das System

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.

Kamera als Systembeispiel

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

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.

Fehler mit Systemblick untersuchen

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.

Geeignete Systeme auswählen

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.

Aufgaben für den Unterricht

Alltagsaufgaben in Hardware und Software zerlegen

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

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

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

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.

Fallbeispiele mit Systemblick lösen

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

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

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

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

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.

Reflexion und Ergebnissicherung

Der Begriff System wird zusammengefasst.

Arbeitsauftrag: Erkläre, warum „der Computer“ nicht aus einer einzigen entscheidenden Komponente besteht.

Erwartetes Ergebnis: Ganzheitliches Systemverständnis.

Selbstcheck

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.

Siehe auch