Thema DIGITALE WELT
Kursthemen
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Alles digital!Ein Leben ohne Technik? Das kann sich heute wohl niemand wirklich vorstellen. Oft fällt uns gar nicht mehr auf, wie selbstverständlich wir Technik in unserem Alltag nutzen und wie viel Raum sie bereits in unserem Leben eingenommen hat. Computer, Internet und Handy begleiten uns überall und in vielen Lebensbereichen werden wir von digitalen Technologien unterstützt. Ohne diese Technologien würde das Leben, so wie wir es kennen, gar nicht funktionieren. Es gibt bestimmt genug zu staunen, wenn Kinder der digitalen Welt näher auf den Grund gehen und Selbstverständlichkeiten genauer unter die Lupe nehmen. -
TechnikthemenAnhand der hier gesammelten Aktivitäten und Experimente zu den Themen Digitalisierung und digitale Technologien können verschiedene Themenbereiche auf leicht verständliche, spielerische Weise zugänglich gemacht werden. Dazu zählen folgende Themen:
Digital und analog: Viele Alltagsgegenstände, die wir benutzen, haben die Funktion, dass sie Signale übertragen oder Daten darstellen. Zum Beispiel eine Uhr oder ein Fieberthermometer. Egal ob digital oder analog – sie zeigen Daten an, in diesem Fall Zeit und Temperatur. Der Unterschied liegt darin, wie das Signal übertragen wird. Ältere technische Geräte nutzten analoge Signale. Im Laufe der Digitalisierung wurden diese in digitale Signale umgewandelt. Ein analoges Signal lässt sich zum Beispiel ganz einfach umwandeln: Jemand spielt Gitarre. Dieses Signal hören wir analog. Wenn wir es mit dem Smartphone aufnehmen, haben wir analoge Musik in digitale umgewandelt.
Digitalisierung: Dieser Begriff meint nicht nur die Umwandlung eines analogen Signals in ein digitales. Oft ist damit auch gemeint, dass sich viele Lebensbereiche durch digitale Technik geändert haben oder ändern.
Algorithmus: Ein Algorithmus ist eine Sammlung von Anweisungen und Regeln, wie eine Maschine Daten verändern, speichern, berechnen, übertragen und darstellen soll. Diese Anweisungen müssen präzise und lückenlos definiert werden, um einen korrekten Ablauf bzw. ein korrektes Ergebnis garantieren zu können. Die Daten werden nach dem EVA-Prinzip verarbeitet. Das heißt, es gibt einen Anfangszustand (Eingabe) und einen gewünschten Endzustand (Ausgabe). Dazwischen liegt die Verarbeitungsphase (V). Vereinfacht gesagt, ist es wie bei einem Kuchenrezept: Die Zutaten, die wir für den Kuchen brauchen, stellen die Eingabe dar. Die Ausgabe ist der Kuchen selbst. Die Verarbeitungsphase kann von einem Menschen oder auch durch eine Maschine durchgeführt werden. Wichtig ist, dass die Handlungsanweisungen korrekt durchgeführt werden, damit der Kuchen gelingt. In der digitalen Welt sind Algorithmen ein Teil der Software eines Gerätes.
Programmieren: Beim Programmieren übersetzt der Programmierer die Algorithmen in eine Programmiersprache. So werden Computerprogramme codiert. Das heißt, es werden Programme erstellt, die ein Computer oder andere digitale Geräte verstehen und ausführen können.
Codieren / binäres Zahlensystem: Beim Codieren werden Informationen, die für Menschen verständlich sind, so umgewandelt, dass sie von Maschinen lesbar sind und von diesen bearbeitet werden können. In der Informatik wird hier häufig der Binärcode verwendet. Dieses binäre Zahlensystem besteht aus den Zeichen 0 und 1. Sie stehen für „kein Strom“ und „Strom“.
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Bezug zum BildungsRahmenPlanEmotion und soziale Beziehung:
- Ermutigung, sich Unbekanntem zuzuwenden und selbsttätig die Welt zu erforschen
- Lernen, zu kooperieren und andere für eine Idee zu gewinnen
- Vertrauen in die eigenen Fähigkeiten aufbauen
- Vertrauen auf die Anweisungen anderer
- Lösungen durch den Austausch verschiedener
Meinungen finden
Ästhetik und Gestaltung:
- Kreativität zum Ausdruck bringen
- Bildnerisches und plastisches Gestalten
- Umgang mit Materialien und deren
Gestaltungsmöglichkeiten
Natur und Technik:
- Digitale Endgeräte und deren alltäglichen Einsatz reflektieren
- Technische Geräte und ihre Funktionsweisen verstehen
- Einfache Handlungsanleitungen (Algorithmen) nennen, beschreiben, nachvollziehen und ausführen.
- Problemlösestrategien erproben
- Erste Grundlagen von Programmieren und Codieren kennenlernen
- Verständnis
für das Verschlüsseln elektronischer Nachrichten entwickeln
Sprache und Kommunikation:
- Eindrücke, Vorstellungen, Ideen und Handlungsanleitungen in Worte fassen
- Informationen aufnehmen, verstehen, verarbeiten und weitergeben
- Verschiedene
Kommunikationsanlässe zur Unterstützung der Sprachkompetenz
Ethik und Gesellschaft:
- Leben in einer digitalisierten Welt bzw. Gesellschaft reflektieren
- Sich bei gemeinsamen Aufgaben als Teil einer Gruppe erleben
- Beteiligung der Kinder an Entscheidungen
Bewegung und Gesundheit:
- natürlichen Bewegungsdrang der Kinder anregen
- erproben von fein- und grobmotorischen Fertigkeiten
- Bewegung als kreative Gestaltungs- und Ausdrucksform erleben
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Eintauchen ins Thema "Digitale Welt"Brainstorming
In der Gruppe können zur Einstimmung auf das Thema verschiedenen Überlegungen angestellt werden:
- Welche digitalen Geräte kennt ihr? (Laptop, Internet, Handy, Tablet, Fernseher, Radio, Spielekonsole, DVD, Digitalkamera, digitale Uhr, Fieberthermometer, ...)
- Was benutzt du/deine Familie jeden Tag?
- Was verwendest du am häufigsten?
- Worauf könntest du verzichten?
- Wie wäre es, wenn es dieses Gerät nicht mehr geben würde? Was könnte man stattdessen verwenden?
- Wo schaut man nach, wenn man etwas wissen möchte? Wo kann man noch Informationen finden?
- Was ist der Unterschied zwischen digital und analog? Welche Beispiele fallen euch ein?
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Digitale Technikdetektive auf der Spur!
Wir sind umgeben von digitalen Geräten und sie gehören für uns so selbstverständlich dazu, dass wir sie gar nicht mehr bewusst wahrnehmen. Bestimmt sind auch im Kindergarten einige solche Geräte zu finden! Die Kinder begeben sich als Technologiedetektive im Kindergarten auf Spurensuche. Welche digitalen Geräte können sie finden? Finden sie auch Beispiele für analoge Gegenstände oder Medien? Gibt es im Kindergarten eine Uhr? Ist sie analog oder digital? Gibt es Musikinstrumente und CDs? Was entdecken die Kinder noch?
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Jetzt wird programmiert!Egal ob digitales Fieberthermometer, das Tablet oder das ferngesteuerte Auto. Sie alle haben eines gemeinsam: Sie machen genau das, was wir von ihnen wollen. Meistens drücken wir dafür nur auf einen Knopf und der Befehl wird ausgeführt. Doch wie funktioniert das?
Im Grunde wie ein Kochrezept. In der Fachsprache nennt man das Algorithmus. Man muss ganz genaue Handlungsvorschriften erstellen, an die sich die Maschine halten kann. Das Fieberthermometer führt zum Beispiel auch einen Algorithmus aus: Sobald wir auf den Knopf drücken, beginnt es, die Temperatur zu messen. Nach einer gewissen Zeit beendet es die Messung von selbst, zeigt die gemessene Temperatur an und schaltet sich aus. Diese Schritte müssen vorher ganz genau, lückenlos und in der richtigen Reihenfolge festgehalten werden. Nur so funktioniert das Thermometer richtig!
Auch wir kennen solche Algorithmen in unserem Alltag. Das kann zum Beispiel der Ablauf beim Händewaschen sein, das Rezept vom Lieblingskuchen oder das Schuhe binden.Welche Algorithmen bzw. Handlungsabläufe fallen den Kindern ein? Probieren Sie verschiedene Algorithmen aus:1. Handlung festlegen – Was soll die „Maschine“ machen? Z. B. Hände waschen.
2. Ablauf der Handlung bzw. Reihenfolge der Handlungsschritte festlegen. Z. B. Wasser aufdrehen, Seife in die Hand nehmen, ...
3. Überprüfen! Ein Kind ist nun die „Maschine“ und soll alle besprochenen Handlungsschritte, die ihm die anderen Kinder vorsagen, ausführen. Stimmt das so? Wurde etwas vergessen? Sind die Schritte bzw. Anweisungen genau genug?
4. Hat es funktioniert? Oder ist es nötig den Algorithmus noch etwas anzupassen?
5. Nochmal ausprobieren! Passt es jetzt? Programmieren ist gar nicht so einfach!
Einen Tanz programmieren!
Eine Choreographie ist im Grunde auch nichts anderes als ein Algorithmus. Damit jeder weiß, wie er sich bewegen soll, ist es wichtig, dass die einzelnen Schritte und ihre Abfolge vorher genau festgelegt werden. Warum also nicht selbst einen eigenen Tanz-Algorithmus kreieren?
Aktivität: Programmiere deinen Tanz!Programmiere einen Roboter!
Während früher alle Dinge per Hand gemacht wurden, übernehmen heute Roboter und Maschine viele dieser Arbeitsschritte. Damit das funktioniert, muss ein Roboter wissen, was er überhaupt machen muss. Das heißt, er muss programmiert und gesteuert werden.
Als Einstieg ins Thema Roboter bzw. Robotik können die Kinder kreativ werden und einen eigenen Roboter bauen. Eine Anleitung dazu gibt es hier: Unser Roboter
Jetzt können die Kinder in verschiedene Rollen schlüpfen und sich als Programmierer oder Roboter ausprobieren. Dabei können sie gleich ihr erlerntes Wissen zu Algorithmen umsetzen: Einmal Roboter sein.
Eine weitere Idee zum Roboter programmieren gibt’s beim Medienkindergarten.
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Wie denkt ein Computer?Einen Computer, einen Laptop oder ein Tablet hat bestimmt schon jedes Kind gesehen und wohl die meisten Familien haben eines oder mehrere Geräte zu Hause. Aber haben sich die Kinder eigentlich schon mal gefragt, wie ein solches Gerät denkt?
Ein Computer kann nur zwei Zustände unterscheiden: „Kein Storm“ und „Strom“. In der Computersprache sind das die Zahlen 0 und 1. 0 bedeutet „kein Strom“ und 1 bedeutet „Strom“. Ein Computer „denkt“ also nur in den Zahlen 0 und 1. Das nennt man auch „binäres Zahlensystem“. Es ist quasi die Sprache des Computers.
Alles, was wir auf dem Computer sehen oder hören (Texte, Filme, Musik, ...) speichert der Computer mit Hilfe dieser zwei Zahlen! Sogar jeder Buchstabe hat eine eigene Zahlenkombination aus 0 und 1. Das sieht so aus:
Der Computer sieht nicht wie wir, schließlich hat er keine Augen! Deshalb muss man ihm das Bild beschreiben. Das geht am besten, wenn das Bild in viele kleine Teile zerlegt wird. Diese Teile nennt man auch Pixel.
Für jedes Bildteil merkt sich der Computer eine Zahlenkombination aus 0 und 1. Der Computer muss wissen, ob der Bildteil färbig ist oder nicht. Weiße Bildteile beschreibt er mit 0 und färbige mit 1. Das sieht dann zum Beispiel so aus:
Jetzt sind die Kinder dran! Sie schlüpfen in die Rolle eines Computers und entschlüsseln ein Bild.
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Streng geheim - Verschlüsselte NachrichtenFrüher wurden viele Informationen per Post verschickt. Das ist natürlich auch heute noch so, doch ganz oft werden jetzt elektronische Nachrichten verschickt, zum Beispiel E-Mails. Egal ob Post oder E-Mail, egal ob analog oder digital – uns ist wichtig, dass die Nachricht nur die Person liest, an die wir sie geschickt haben! Briefe stecken deshalb in einem Kuvert, das verschlossen ist. Doch wie ist das mit digitalen Nachrichten? Sind die auch gut verschlossen, damit niemand mitlesen kann, für den die Nachricht nicht bestimmt ist?
Natürlich werden auch elektronische Nachrichten davor geschützt, dass fremde Personen mitlesen oder die Inhalte verwenden. Dafür werden die Nachrichten besonders verschlüsselt und verpackt und nur wer den Schlüssel dazu hat, kann die Nachricht lesen.
Wie sich eine Nachricht sicher verschicken lässt, können die Kinder in folgendem Experiment ausprobieren: Streng geheim – verpacken und versiegeln
Ein tolles Experiment zum Ver- und Entschlüsseln von Nachrichten ist die Geheimschrift mit Zitronensaft. Mit dem Zitronensaft wird eine geheime Nachricht auf Papier geschrieben. Der Saft ist durchsichtig und ist er getrocknet, kann man die Botschaft nicht mehr lesen – sie ist verschlüsselt. Der Empfänger der Nachricht muss sie also entschlüsseln, um sie lesen zu können. Dazu hält er sie über eine Kerzenflamme. Die Wärme der Kerze lässt die Botschaft wieder aufscheinen.
Achtung: Gut aufpassen, dass das Papier nicht Feuer fängt!Hier gibt es eine Anleitung zum Experiment: Geheimschrift aus Zitronensaft
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