KOMMUNIKATION IN DER VERNETZTEN WELT · Im September 2017 Vorwort Liebe Lehrerinnen und Lehrer, wir freuen uns, Ihnen das nunmehr 14. Genius-MINT-Modul vorzustellen! Die Idee unserer

KOMMUNIKATION IN DER VERNETZTEN WELT

Mobilitat der Zukunft

Vorschläge für einen fächerverbindenden Technikunterricht in der Sekundarstufe I

enthält 5 Arbeitsblätter sowie Lehrerinformationen mit Praxistipps für die Unterrichtsplanung und Differenzierungsangeboten

Genius MINT Modul

Art.Nr. LMKOSEK

Vernetzte Welt – digitale ZusatzinhalteIn diesem Genius Modul stehen Ihnen zahlreiche zusätzliche Audios, Videos, Animationen und Texte digital zur Verfügung, die Sie direkt aus diesem Heft über Ihr Smartphone und Tablet-PC abrufen können (über den PC in Verbindung mit einer Web-Cam, sowie QR-Reader-Software auch möglich).

So funktionierts:

1. App herunterladen

Sie benötigen hierfür lediglich einen QR-Code-Reader.

Wir empfehlen aufgrund einfacher Bedienung und sofortiger Weiterleitung auf den entsprechenden Inhalt den kostenlosen QR Code Reader by Scan (IOS und Android).

2. Internetverbindung sicherstellen

Um die Inhalte anzeigen zu können, benötigen Sie eine Internetverbindung. Hierfür stellen Sie entweder eine WLAN-Verbindung oder den mobilen Zugang sicher.

3. Scannen und zusatzliche Inhalte lesen, ansehen oder anhören

Starten Sie nun die Reader-App und halten Sie Ihr Smartphone über den QR-Code, sodass dieser im Fokus der App liegt. Die digi-talen Zusatzinhalte werden Ihnen sofort angezeigt. Die Wiedergabe erfolgt über den Genius Youtube-Channel, da dieser die Inhalte automatisch für alle Endgeräte optimiert und die Download-Rate möglichst gering hält.

Alle Sprechertexte zu den digitalen Inhalten sind in den Lehrerinfos der Unterrichtsmaterialien „Vernetzte Welt“ (Bezugsquelle auf Seite 2) abgedruckt. Die Aufgaben sind jedoch auch ohne die digitalen Inhalte zu bearbeiten!

Im September 2017

Vorwort

Liebe Lehrerinnen und Lehrer,

wir freuen uns, Ihnen das nunmehr 14. Genius-MINT-Modul vorzustellen!

Die Idee unserer Module unter dem zentralen Thema „Mobilität der Zukunft“ ist, Ihnen Themenblöcke für zwei bis drei Dop-pelstunden anzubieten. Diese sind in sich abgeschlossen und beinhalten Hintergrundinformationen zur Unterrichtsvorberei-tung sowie Aufgaben und Lösungen zum jeweiligen Thema. Der Aufbau des Moduls bietet Ihnen Impulse für einen flexiblen Einsatz im Unterricht.

Das vorliegende Genius-MINT-Modul „Kommunikation in der vernetzten Welt“ hat seine Schwerpunkte neben dem Tech-nikunterricht in grundsätzlichen Fragen der Wirtschafts- und Gemeinschaftskunde. Ihre Schülerinnen und Schüler können über Fragen wie „Wem gehören eigentlich die gesammelten Daten?“ oder „Welche Auswirkungen hat die Vernetzung und Digitalisierung auf die Arbeitsplätze der Zukunft oder das Zusammenleben der Menschen?“ diskutieren. Daneben bieten wir konkrete Hinweise für eine mögliche Erweiterung dieses Themenblocks. Den gesamten Aufbau des Moduls verdeutlicht das Inhaltsverzeichnis auf der folgenden Seite.

Seit 2010 machen wir uns stark für technische Bildung und fördern das Interesse von Jungen und Mädchen an technischen Themen. Im fachlichen Austausch von Ingenieurinnen und Ingenieuren mit Lehrkräften und in Zusammenarbeit mit Klett MINT erarbeiten wir Arbeitshefte für die Grundschule und die Sekundarstufe I.

Diese und weitere spannende Informationen für Sie und Ihre Schülerinnen und Schüler finden Sie unter:www.genius-community.com und dem Genius Channel auf YouTubewww.youtube.com/user/GeniusCommunityTeam

Wir hoffen, dass wir Ihnen viele neue Ideen und Impulse bieten und wünschen Ihnen viel Freude damit im Unterricht.

Simone König Dr. Benny PockLeiterin Genius Daimler AG Geschäftsführer Klett MINT GmbH

1. AuflageDas Werk und seine Teile sind urheberrechtlich geschützt. Jede Nutzung in anderen als den gesetzlichen Fällen bedarf der vorherigen schriftlichen Einwilligung des Verlages. Hinweis § 52 a UrhG: Weder das Werk noch seine Teile dürfen ohne eine solche Einwilligung eingescannt und in ein Netzwerk eingestellt werden. Dies gilt auch für Intranets von Schulen und sonstigen Bildungseinrichtungen. Fotomechanische oder andere Wieder-gabeverfahren nur mit Genehmigung des Verlages.Auf verschiedenen Seiten dieses Moduls befinden sich Verweise (Links) auf Internet-Adressen. Haftungshinweis: Trotz sorgfältiger inhaltlicher Kon-trolle wird die Haftung für die Inhalte der externen Seiten ausgeschlossen. Für den Inhalt dieser externen Seiten sind ausschließlich die Betreiber verantwortlich. Sollten Sie daher auf kostenpflichtige, illegale oder anstößige Inhalte treffen, so bedauern wir dies ausdrücklich und bitten Sie, uns umgehend per E-Mail ([email protected]) davon in Kenntnis zu setzen, damit beim Nachdruck der Nachweis gelöscht wird. Eine Zusammenarbeit der Genius-Initiative der Daimler AG und der Klett MINT GmbH.Autoren: Dr. Stefan Kruse (Herausgeber), Schwäbisch Gmünd; Armin Ruch, Schwäbisch Gmünd; Hanne Lier, Stuttgart Experten: Klaus Meeners und Anne Kickton, Daimler AG StuttgartRedaktion: Medienwerk Hanne Lier, StuttgartProjektkoordination und Herstellung: Petra Wöhner, Lisa MayerProjektleitung Genius: Daniel Feil, Daimler AG StuttgartUmschlag und CI: Schwarz Gruppe Grafikdesign, StuttgartGestaltung Inhalt: Bettina Herrmann, StuttgartIllustrationen: Stefanie Keidel, Grafische Produktionen Neumann, RimparBildbearbeitung: Till Traub, Bildwerkstatt, LeonbergBildquellennachweis: Arbeitsblatt (AB) 1: alle thinkstockphotos; AB 4 (der Reihe nach): thinkstockphotos, Wikimedia (https://commons. wikimedia.org/wiki/File:Xyz_display_milling_machine.jpg), thinkstockphotos, Daimler AG, DFKI GmbH, Daimler AG, iTiZZiMO AG, Lisa Mayer (Rechte liegen bei Daimler AG), Daimler AG; AB 5: thinkstockphotos

Das Modul „Kommunikation in der vernetzten Welt“ ist ein in sich abgeschlossener Themenblock, der zu-sammengestellt wurde aus den Unterrichtsmaterialien „Vernetzte Welt“. Wenn Sie mehr Themen daraus behandeln möchten, können Sie die Materialien hier downloaden: http://www.genius-community.com/macht-schule/unterrichtsmaterialien.

Die Gesamtausgabe mit Lösungen ist im Buchhandel unter der ISBN 978-3-942406-26-0 erhältlich.

Preis 24,95 EUR

Mensch – Maschine – InteraktionSekundarstufe I – mit Differenzierungsangeboten

Mobilität der Zukunft

VERNETZTE WELT

Lehrmaterial

und Kopiervorlagen

mit digitalen

Inhalten

Art. Nr. LVWSEK

Inhaltsverzeichnis

I Lehrerinformationen 3 –6

• Allgemeine didaktische Einführung • Hinweise zu den einzelnen Arbeitsblä ttern und zur Differenzierung

II Arbeitsblatter 7 –13

1 Kommunikationsverfahren in einer vernetzten Welt

2 Vernetzungen in der Arbeits- und Lebenswelt

3 Big Data und Clouds

4 Mensch-Maschine-Schnittstellen

5 Auswirkungen der Vernetzung, Sicherheit

III Lösungen zu den Arbeitsblattern 14 –16

© Als Kopiervorlage freigegeben. Genius – Die junge WissensCommunity von Daimler, Stuttgart 2017

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Allgemeine didaktische Einfuhrung

Durch die enormen technischen Fortschritte in der Informa-tions- und Kommunikationstechnik haben sich die Arbeits- und Lebensumgebungen der Menschen tiefgreifend verän-dert. Alle Arbeitsplätze im beruflichen und auch Tätigkeiten im privaten Bereich sind direkt oder indirekt betroffen. Daher muss es zu einer allgemeinen technischen Bildung gehören, die Folgen technischer Entwicklungen zu erfassen und ein-zuschätzen. Einerseits bietet die fortschreitende Digitalisie-rung erkennbare Vorteile, andererseits müssen aber auch Auswirkungen und Folgen für den Einzelnen, die menschliche Gesellschaft und die natürliche Umwelt thematisiert werden. Die Auswirkungen einer umfassenden Vernetzung auf die Gesellschaft sind derzeit nicht abschätzbar. Fakt ist jedoch, dass eine flächendeckende Vernetzung vieler Komponenten den Menschen vielfältige technische Kompetenzen abver-langen wird. Daher muss es ein Ziel der allgemeinbildenden Schule sein, junge Menschen auf die technisierte Welt vorzu-bereiten und neben notwendigen technischen Kompetenzen auch gesellschaftliche Auswirkungen zu fokussieren.

Die zunehmende Vernetzung der Welt im Unterricht an all-tagsnahen Beispielen aus dem Bereich der Mobilität zu the-matisieren hat den Vorteil, dass die Lernenden aufgrund eigener Erfahrungen hoch motiviert sind. Dies hat weitere didaktische Einstellungen zur Folge: • Durch eine einfache Identifikation mit der Thematik sind

Lernende schnell zur kritischen Reflektion über Auswirkun-gen und Folgen bereit.

I Lehrerinformationen

• Durch die Bindung des Themas an ein konkretes Hand-lungsfeld wird die Komplexität der Inhalte verringert.

• Durch die Anbindung der Thematik an einen konkreten Wirtschaftsbereich (Automobilindustrie) lässt sich der Einfluss der Technik auf politische, ökonomische, soziale und ökologische Problemfelder ideal darstellen und so den technischen Wandel durch die dynamische Entwicklung begreifbar machen.

Erweiterung durch digitale InhalteEine Besonderheit dieser Materialien sind die digitalen Er-weiterungen, welche in einzelne Aufgaben integriert wurden. Es handelt sich um Audiosequenzen, zusätzliche erläuternde Texte oder Videos, die sich über QR-Codes und ein Smart-phone oder Tablet mit der entsprechenden App aufrufen las-sen. Nähere Erläuterungen finden Sie auf der inneren Um-schlagseite dieses Moduls. Alle Aufgaben sind jedoch auch ohne die digitalen Inhalte zu bearbeiten!

PraxistippMit dem Programm „online barcode reader“ lassen sich QR-Codes auch online auf einem Computer, also ohne mobiles Endgerät, lesen. Dies kann im Un-terricht sinnvoll sein, wenn auf Smartphones verzichtet werden soll. Klären Sie im Vorfeld mit den Schülerinnen und Schülern (SuS), wann die Smartphones oder Tab-lets genutzt werden dürfen und was damit gearbeitet wird.

Hinweise zu den einzelnen Arbeitsblattern und zur Differenzierung


In diesem Arbeitsblatt geht es schwerpunktmäßig um die physischen Grundlagen, Bedingungen, Möglichkeiten sowie Anwendungen verschiedener Kommunikationsverfahren. Das Arbeitsblatt stellt ausgewählte Kommunikationsverfahren vor, die den Schülerinnen und Schülern (SuS) im alltäglichen Leben immer wieder begegnen. Dabei sollen die Lernenden sensibilisiert werden für die Vor- und Nachteile der jeweiligen Verfahren. Bereits früh wird so eine kritische Reflektion mit der gesamten Thematik angeregt.

HinweisZu diesen Aufgaben gibt es digitale Zusatzin-halte! Zum Auslesen der Informationen benötigen Ihre SuS ein Smartphone mit der entsprechenden Software. Weitere Erläuterungen finden Sie auf der inneren Um-schlagseite dieses Moduls.


4 Lehrerinformationen

Für einen eher technisch orientierten Einstieg in das Thema oder zur Differenzierung können Sie eine Aufgabe zu den Si-gnalarten und der Datenübertragungstechnik stellen. Eine mögliche Lösung zeigt die obige Tabelle.

2 Vernetzungen in der Arbeits- und LebensweltDamit Maschinen miteinander kommunizieren können, müs-sen einige Voraussetzungen erfüllt sein. Bei genauer Betrach-tung ist es nicht überraschend, dass die Kommunikation un-ter Menschen bzw. unter Maschinen viele Gemeinsamkeiten haben. Neben klassischen Netzwerken verwendet man in der Tech-nik zunehmend sogenannte BUS-Systeme.In Datenbussen kommunizieren dabei mehrere vernetzte Teil-nehmer über einen gemeinsamen Übertragungsweg. Wenn eine Datenübertragung zwischen zwei Teilnehmern stattfin-det, müssen die übrigen im Stand-by-Modus verweilen, da sie sonst die Kommunikation stören würden. Ein BUS-System funktioniert also ähnlich wie eine Telefonkonferenz: Ein Teil-nehmer „spricht“ seine Informationen in den Bus, während die restlichen Teilnehmer „schweigen“ und nur „hören“. Und nur für einzelne Teilnehmer sind die gehörten Informationen wichtig, die anderen können sie komplett ignorieren.

Die erste Aufgabe schafft ein Verständnis dafür, dass Kom-munikation nur dann erfolgreich ist, wenn zwei Kriterien er-füllt sind:• Alle Beteiligten müssen eine gemeinsame Sprache

sprechen (der Begriff „Sprache“ umfasst auch non verbale Kommunikation, Morsen usw.),

• es muss eine Verbindung zwischen den Beteiligten bestehen (akustisch, visuell, taktil usw.).

PraxistippVerdeutlichen Sie die in Aufgabe 1 ab laufenden Kommunikations vorgänge mithilfe einer Schnur. Hierbei halten die SuS eine Schnur in der Hand und kommunizieren Zahlenwerte durch Zupfen an der Schnur. Es wird schnell deutlich, was für eine erfolgreiche Kommunikation wichtig ist: dass Regeln eingehalten werden, sogenannte Protokolle.

Außerdem kann an jedem Beispiel die Datensicherheit thema-tisiert werden, indem die Frage gestellt wird, durch wessen Hände die Information geht. Es lässt sich mithilfe der zwei Kriterien für erfolgreiche Kommunikation (siehe oben) auch klären, dass bei Verschlüsselung zwar alle die Information lesen können, aber erfolgreiche Kommunikation nur dann möglich wird, wenn der Empfänger den Code-Schlüssel hat.

PraxistippAn dieser Stelle bietet sich ein Exkurs in die Codierungs- und Decodierungstechnologie an. Hinweise auf einfache Zahlen- und Buchstaben-codes findet man im Internet. Lassen Sie die SuS als Hausaufgabe im Team eine Verschlüsselung entwickeln und starten Sie einen Wettbewerb für das beste Code-Knacker-Team.

Am Client-Server-Modell lässt sich per Schnurversuch zeigen, dass Server durch zu viele gleichzeitige Anfragen außer Funk-tion gesetzt werden können – ein Verfahren, das von Hackern immer wieder genutzt wird.Man unterscheidet Verfahren, bei denen die Teilnehmer direkt über eine Verbindung kommunizieren, von solchen Verfahren, bei denen alle Rechner an einem Bus hängen und die Kommunikation koordiniert über diesen Bus erfolgt.

Art des Signals Anwendung der Datenubertragung Übertragungsmedium

elektrische Signale

elektromagnetische Wellen

optische Signale

Telefon

Kupferleitung

Luft

Glasfaserleitung

Kabelfernsehen

Haustürklingel

Handy/Smartphone

Satellitenantenne

Funkgerät

Datenleitungen für Internetknotenpunkte

Datenleitungen für Telefonverteiler

Anschluss von Blu-Ray-Playern und Verstärkern


Lehrerinformationen 5

Peer-to-Peer-Netzwerke sind eine Zwischenstufe. Hier ist es jedoch nötig (und das werden die SuS schnell merken), vor der eigentlichen Nachricht eine Empfänger-ID (Identifikation) zu senden, ähnlich der Anschrift auf einem Brief.Für alle dargestellten technischen Kommunikationsmodelle gibt es Analogien in der menschlichen Kommunikation, die zu einem besseren Verständnis der Technik beitragen können.

PraxistippAuch hier hat es sich bewährt, die Schülerinnen und Schüler Musterlösungen im Schnurmodell nachstellen zu lassen. Diese „fassbare“ Busverbindung führt in der Regel zu einem tieferen Verständnis der Zusammenhänge und zu Neugier beim Entdecken der Technik in der eigenen Lebenswelt.

In der zweiten Aufgabe gilt es abzuwägen, ob der zusätzli-che Material- und Platzbedarf und damit die höheren Kosten für direkte Verbindungen in Kauf zu nehmen sind gegen das Risiko, dass der Bus durch eine Beschädigung komplett aus-fällt. Andererseits sind in ein BUS-System viele Redundanzen eingebaut.

3 Big Data und CloudsDer Begriff „Big Data“ umfasst mehrere Aspekte:• die immer schneller wachsenden Datenberge,• IT- Systeme zur Verarbeitung der Informationsflut und• Cloud Computing zur Speicherung der Datenmengen.

Parallel zur Datenmenge steigt aber auch die Komplexität der rechtlichen Aspekte von Daten und des Umgangs mit ihnen. So können durch „Big Data“ z. B. die unterschiedlichsten In-formationen über einzelne Personen erlangt werden. Jede In-formation für sich genommen führt kaum zu einem bestimm-ten Individuum. Verknüpft eine Analyse jedoch eine große Menge Daten miteinander, kann es passieren, dass einzelne Personen exakt herausgefiltert werden können. Eine geeignete Filmsequenz zu der Thematik im Kontext der Automobilindustrie findet sich unter folgendem Link: https://www.youtube.com/watch?v=O0A32GpKtLo

Die erste Aufgabe setzt sich konkret mit dem Begriff „Big Data“ und den einzelnen Dimensionen gesammelter Daten auseinander.

Die zweite Aufgabe soll die Lernenden dazu anregen, die Vernetzung einzelner Komponenten aus ihrem Lebensbe-reich zu erfassen, zu systematisieren und zu beschreiben.

Praxistipp Methoden wie Gruppenpuzzle oder eine Konferenzmoderation eignen sich an dieser Stelle gut, um die Ergebnisse vorzustellen.

Die dritte Aufgabe thematisiert die Datensammlung anhand eines schülernahen Beispiels. Smart Bands sind bekannt, so-dass die SuS schnell in die Lage versetzt werden, die zugrun-de liegenden Systeme kritisch zu hinterfragen und deren Fol-gen zu diskutieren. Empfehlenswerte Seite zu Smart Bands: ehealthblog.de/2014/11/05/10-future-fitness-tracker/

Praxistipp zur DifferenzierungFür eine weitere Vertiefung des Themas eignen sich die folgenden Aspekte:• Kunden sammeln Punkte – und Händler deren Daten.

Wie funktionieren Kundenkarten?• Einzelne Krankenversicherungen bieten sogenannte

Vitality-Tarife an. Welche Vor- und Nachteile haben solche Tarife?

Weitere Aufgaben enthalten die Genius Unterrichtsma-terialien „Vernetzte Welt“ auf Seite 36.

4 Mensch-Maschine-SchnittstellenZwischen maschinellen Abläufen und den menschlichen Arbeitsanweisungen steht immer die sogenannte Mensch- Maschine-Schnittstelle. Diese spielt nicht nur in komplexen Produktionszusammenhängen, sondern auch bei der Bedie-nung eines DVD-Players oder eines Fahrassistenzsystems eine entscheidende Rolle. Unter dem Begriff „Usability“ wer-den Benutzerfreundlichkeit, intuitive und einfache Bedienung zusammengefasst.

Die erste Aufgabe dient zur Klärung des Begriffes Usability. Aufgrund der Erfahrungen der SuS mit entsprechenden elek-tronischen Systemen ist diese Aufgabe ohne Hilfestellung zu bearbeiten.

Die zweite Aufgabe zeigt verschiedene Entwicklungsstufen von maschinellen Bedienkonzepten: Die Lernenden werden von einer sehr komplexen mathematischen Bedienweise über eine intuitivere, jedoch sehr spezialisierte bis hin zu einer übertragbaren und der Intuition folgenden Eingabe geführt.

Die dritte Aufgabe thematisiert den Faktor der mensch-lichen Akzeptanz von modernen (elektronischen) Bediensys-temen. In der Musterlösung wird bewusst das Thema des autonomen Fahrens angesprochen, weil hierbei starke emo-tionale Faktoren eine Rolle spielen.


6 Lehrerinformationen

Praxistipp Sie sollten in einem Unterrichtsgespräch beliebige Beispiele aus dem Umfeld der Schülerinnen und Schüler wählen.

Die vierte Aufgabe ermöglicht eine Diskussion über den Wandel in der betrieblichen Arbeitswelt. Diese wird künftig mehr denn je durch die Auswirkungen der Automatisation beeinflusst werden. So sollte im Unterrichtsgespräch das Thema des lebenslangen Lernens und der Erschließung von übertragbaren Kompetenzen bearbeitet werden.

Die funfte Aufgabe zeigt in der Weiterführung der Mensch-Maschine-Schnittstellen die mechanische Verbindung von Menschen und Maschinen. Bisher eher aus futuristischen Filmen bekannte Technologien ziehen zunehmend in die in-dustrielle Fertigung und Medizin bzw. Rehabilitation ein.

Praxistipp Die Beispiele aus Aufgabe b) eignen sich gut dazu, das jeweilige Thema in Einzel- oder Partnerarbeit bearbeiten zu lassen.

Die sechste Aufgabe zur Differenzierung kann die SuS anregen, über ihre eigene berufliche Zukunft nachzudenken oder ihre individuellen Fähigkeiten zu hinterfragen.

Interessante Videos zu den angesprochenen Themen finden Sie unter folgenden Links: • www.youtube.com/watch?v=syZkY83j5VI• www.youtube.com/watch?v=ZWsBHISOqjA• www.mittelstand-die-macher.de/it-technik/

zukunftstechnologie/eye-tracking-maschinen- steuern-per-blickkontakt-9003

5 Auswirkungen der Vernetzung, SicherheitDie moderne Technik ermöglicht es, immer und überall mit-einander zu kommunizieren. Die Vernetzung unserer Welt verbindet uns heute so eng wie nie zuvor. Waren und Men-schen reisen in kurzer Zeit rund um die Erde. Wie sieht je-doch unsere Zukunft im digitalen Zeitalter aus und welche gesellschaftlichen Konsequenzen werden sich durch die mo-derne Technik ergeben?

Thesen wie „Die Online-Identität wird in Zukunft das wert-vollste Gut der Bürger sein“ oder „Die Nutzer geben mehr von sich preis, als sie ahnen“ sollten uns nicht nur nachdenklich stimmen, sondern möglichst häufig auch im Unterricht the-matisiert werden. Wenn sich die Gesellschaft nicht für ihre Privatsphäre einsetzt, wird sie diese verlieren. Zukunftsfor-scher verlangen bereits heute, Kinder zuerst über Privatsphä-re und Datenschutz aufzuklären, bevor man mit ihnen über Sex spricht.

Dieses Arbeitsblatt versucht, die Themen „Datenschutz“, „Si-cherheit“ und „der Mensch in der digitalen Welt“ mehrpers-pektivisch zu erarbeiten und Anregungen zur unterrichtlichen Diskussion zu geben.

Der Aufgabenteil a) beleuchtet am Beispiel des autonomen Fahrens das Thema der verschiedenartigen Daten und ihrer Erzeugung. Auf dieser Basis wird erarbeitet, welche Perso-nengruppen an den generierten Informationen Interesse ha-ben könnten.

Praxistipp Die Aufgabenteile a) und b) können sowohl in Einzel- oder Gruppenarbeit als auch im Unterrichtsgespräch erarbeitet werden.

In Teil c) sollen sich die Lernenden in Form einer Recherche damit auseinandersetzen, in welcher Weise die personen-bezogenen Daten geschützt sind. Dabei werden sie auf das deutsche Bundesdatenschutzgesetz (BDSG) stoßen. Dieses regelt zusammen mit den Datenschutzgesetzen der Länder und bereichsspezifischen Regelungen den Umgang mit per-sonenbezogenen Daten, welche durch Informations- und Kommunikationssysteme produziert werden. Es wird klar, dass die Speicherung der Daten mitunter kritisch einzustufen ist und dass Handlungsbedarf auch im Kontext der Fahrzeug-industrie besteht. www.gesetze-im-internet.de/bdsg_1990/


7


Es gibt viele unterschiedliche technische Möglichkeiten, um mithilfe von Geräten zu kommunizieren und dabei Daten elektro-nisch zu erfassen, zu lesen und auszuwerten.

1. Benenne und bewerte folgende Kommunikationsverfahren.

Verf

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acht

eile

2. Der Bedarf an einfacher und schneller Kommunikation zwischen Verbrauchern, Waren und Dienstleistern steigt permanent. Moderne Technik bietet hierzu passende Kommunikationsverfahren.

a) Recherchiere, um welche Kommunikationsverfahren es sich in der folgenden Tabelle handelt, und benenne die Verfahren.b) Beschreibe kurz das jeweilige Funktionsprinzip.c) Zähle mindestens zwei Einsatzmöglichkeiten für jedes Verfahren auf.

a)

b)

c)


8

2 Vernetzungen in der Arbeits- und Lebenswelt

Alle Lebewesen kommunizieren miteinander. Durch Technik sind die Menschen mittlerweile in der Lage, in Echtzeit mit Personen am anderen Ende der Welt zu sprechen und gleichzeitig Videoaufnahmen zu sehen und zu senden – das Inter-net macht es möglich. Aber auch Maschinen und Computer kommunizieren miteinander. Da diese keine Emotionen – z. B. Stimmungsschwankungen – kennen und interpretieren können, ist es nötig, dass man den beteiligten Geräten eindeutige Kommunikationsregeln vorgibt.

1. Kommunikation im Alltag.

a) Fertige für die folgenden Teilaufgaben Skizzen der aufgeführten Kommunikationsmodelle an. Wer kommuniziert wann mit wem? Ein Beispiel siehst du beim Client-Server-Modell.

b) Ordne die folgenden Gesprächssituationen aus dem Alltag den digitalen Kommunikationsformen zu:In einem Restaurant bedient ein Kellner mehrere Kunden – ein Kind schickt einem anderen Kind uber mehrere an-dere Kinder hinweg heimlich Zettel – in einer Talkshow stellt der Moderator einem Gast eine Frage, der antwortet; irgendwann sagt ein anderer Gast etwas zum Thema – die Lehrkraft stellt eine Frage an die ruhige Klasse und ruft dann einen Schuler auf, nur dieser antwortet

c) Finde weitere passende Alltagssituationen.

Client-Server-Modell

Peer to Peer

Ein Client-Rechner stellt an einen Server eine Anfrage nach einem bestimmten Dienst. Der Server stellt diesen Dienst dann zur Verfügung. Ein Dienst kann z. B. ein be-stimmtes Programm oder Fertigungsdaten für eine Ma-schine sein. Ein Server kann mehrere Clients gleichzeitig bedienen. Die Clients sind eigenständige Rechner.

Im Alltag:

Eine Anzahl von Rechnern ist jeweils direkt miteinander verbunden. Die Kommunikation zwischen zwei Rechnern läuft über eine Direktverbindung zwischen den beiden Rechnern. Sollten bei dieser Verbindung andere Rechner beteiligt sein, haben diese keine Funktion, außer dem Weiterleiten der Daten.

Im Alltag:

Skizze:

Skizze:


2 Vernetzungen in der Arbeits- und Lebenswelt 9

2. Begrunde, welche Vorteile die Verkabelung uber einen BUS in einem Auto oder in einer komplexen Maschine hat.

LAN (Local Area Network)

Ein LAN ist ein räumlich begrenztes Netzwerk. Ein Kabel verbindet alle Computer des LAN miteinander; ähnlich wie Häuser, die an eine zentrale Wasserleitung ange-schlossen sind. Diese Datenleitung heißt in der Fachspra-che BUS. Auf der Datenleitung können alle Geräte mit allen Geräten, einzeln oder zusammen, kommunizieren. Pro Zeitpunkt kann immer nur ein System senden. Das erkennen die anderen und schweigen solange.

Im Alltag:

Skizze:

Industrielle BUS-Systeme

Industrielle BUS-Systeme sind sehr effektive Kommuni-kationseinrichtungen. Alle beteiligten Computer kom-munizieren über eine Leitung miteinander, aber es gibt strenge Regeln (Prioritäten). Die BUS-Teilnehmer werden in Master (Herr) und Slave (Sklave) eingeteilt. Die Slaves, in der Regel Sensoren oder Aktoren, reagieren erst dann, wenn sie vom Master angesprochen werden. Dieser legt fest, wer den BUS wann benutzen darf. So werden Kom-munikationsfehler verhindert. Kein Slave wagt etwas zu senden, wenn er nicht vom Master dazu aufgefordert wird oder ein vorher geklärter Notfall eintritt.

Im Alltag:

Skizze 1: Verbindung vieler Sensoren/Aktoren ohne BUS

Skizze 2: Verbindung vieler Sensoren/Aktoren mit BUS


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3 Big Data und CloudsDurch die rasante Zunahme der Informationsverarbeitung in allen Bereichen wachsen auch die dabei entstehenden Daten-mengen extrem schnell an – diese nennt man Big Data. Diese Daten werden zunehmend auf großen, zentralen Computern gespeichert.Berechnungen haben ergeben, dass sich das weltweit produzierte Datenvolumen etwa alle zwei Jahre verdoppelt. Auch im privaten Bereich sorgen wir mit unserem Verhalten für immer größere Datenmengen.

1. Der Begriff „Big Data“ bezieht sich auch auf verschiedene Dimensionen bei der Erzeugung, Speicherung und Verarbeitung von digitalen Informationen. Übersetze die folgenden fünf „V“ des Big Data und beschreibe, was gemeint ist.

volume

velocity

variety

value

validity

2. Um eine schnelle Verarbeitung und einen ortsun-abhangigen Zugriff auf große Datenmengen zu ermög-lichen, werden Speichersysteme, sogenannte Clouds (Wolken), genutzt. Der Speicher einer Cloud ist nicht auf dem lokalen Rechner installiert, sondern auf einem Ser-ver im Internet, der aus der Ferne aufgerufen werden kann. Skizziere auf einem DIN-A3-Blatt eine Cloud ähnlich der ne-benstehenden Abbildung und beschrifte sie mit sinnvollen Begriffen.

3. Immer haufi ger sieht man sogenannte Smart Bands, also Uhren, die nicht nur die Zeit angeben, sondern auch Informationen sammeln. Recherchiere und beschreibe die Funktionen eines modernen Fitness-Trackers.

DOC

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4 Mensch-Maschine-Schnittstellen Wer hat sich nicht schon mal geärgert, wenn das neue elektronische Gerät nicht so funktioniert, wie man sich das intuitiv vorstellt. Wenn Fernseher, Navigationsgerät, Smartphone oder der Fahrkartenautomat zu viel Aufmerksamkeit und Konzentration für Einarbeitung, Konfigu-rierung bzw. Bedienung fordern, spielt die sogenannte „Usability“ eine immer wichtigere Rolle. Akzeptanz, Gebrauchswert und Bedienkomfort von Softwareanwendungen, Geräten und Maschinen hängen von den verschiedensten Faktoren ab.

1. Erklare den Begriff Usability und beschreibe, was man unter einer „intuitiven Bedienung“ versteht.

2. Im Folgenden siehst du drei unterschiedliche Bedienkonzepte von Maschinen. Beschreibe beim Anblick der Bedienkonzepte deinen ersten Eindruck und die notwendigen Kompetenzen der Anwender.

3. Das Wichtigste fur den Durchbruch von Innovationen ist in der Regel die Akzeptanz beim Menschen.Interpretiere die folgende Grafik anhand des Beispiels „autonomes Fahren“.

t

Able

hnun

gsra

te

autonomes Fahren


12 4 Mensch-Maschine-Schnittstellen

4. Berufe im Wandel.Die Auswirkungen der vernetzten Arbeitswelt auf die zukünftige Arbeitsgestaltung sind momentan noch nicht abschätzbar. Man rechnet jedoch, dass 50 % aller Berufe umstellungsgefährdet sind. Beschreibe, welche Auswirkungen die Entwicklung des Zusammenspiels von Menschen und Maschinen haben könnten.

5. Die Verbindung von Mensch und Maschine.

a) Die Begriffe Exoskelett (Außenskelett) und Cyborg (Mischwesen aus Lebe-wesen und Maschine) kennzeichnen moderne Entwicklungen des Zusammen-wachsens von Mensch und Maschine. Ein Exoskelett z. B. kann für schwere bzw. schwierige Arbeiten eine körperliche Unterstützungsfunktion bieten oder für die Rehabilitation von Menschen mit Bewegungseinschränkungen eingesetzt werden. Beschreibe die unterstrichenen Begriffe und nenne Beispiele für ihre Anwendung beim Menschen.

Sicherheit in der Zusammenarbeit Echtzeit-Informationen mit Augmented Reality

Steuern mit den Augen (Eye Tracking)

Que

lle: D

FKI G

mbH

b) Im Folgenden fi ndest du drei Beispiele für die Verbindung von Mensch und Computern. Wähle ein Beispiel aus, informiere dich und erstelle eine kurze Präsentation über die Vorteile und Nachteile der Technik im industriellen Einsatz.

6. Der Mensch in der modernen, vernetzten Produktion. Der QR-Code im nebenstehenden Foto führt dich zu einem Video, in dem ein Mitarbeiter eines großen Industrieunternehmens von seinem Werdegang berich-tet. Beschreibe, welche Informationen für dich und deine Zukunft wichtig sein könnten.


13

5 Auswirkungen der VernetzungEine Autofahrerin setzt sich in ihr Fahrzeug und Spiegel, Sitz, Radio und Klimaanlage passen sich automatisch ihren Vorlieben an. Bei der Not-falleinlieferung in ein Krankenhaus hat der Chirurg sofort alle Daten des Patienten im Operationssaal. Eine Drogeriekette schickt einer Kundin bereits Werbung für Babyartikel bevor diese weiß, dass sie schwanger ist ...Bereits heute sind diese und ähnliche Szenarien möglich. Welche Aus-wirkungen eine Vernetzung der Welt jedoch längerfristig auf Politik, In-dustrie und Privatleben haben wird, ist derzeit noch nicht absehbar.

1. Datenschutz und Sicherheit.

a) Beschreibe anhand des Beispiels „autonomes Fahren“, welche Daten bei der Vernetzung von Produkten und Nutzern in den vier aufgeführten Bereichen anfallen.

Nutzerbezogene Daten

Umweltbezogene Daten

Produktbezogene Daten

Drittanbieterbezogene Daten

b) Welche Personengruppen könnten Interesse an den erzeugten Daten haben?

c) Recherchiere, wie und in welcher Weise die Daten der Anwender derzeit geschützt sind.

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Skizze

:

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mun

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t 201

7

7

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ren

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tech

nisc

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öglic

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ithilfevo

nGeräten

zuko

mmun

izierenun

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elektro

nisc

hzu

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sen,zulese

nun

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szuw

erten.

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neu

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atio

nsve

rfah

ren.

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en.

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ten…

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Cod

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pons

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al

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nz.B.

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s,H

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n…

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envon

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iowellen

Kenn

zeichn

ung

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,Log

istik

,Pr

oduk

tion…

Hier fi nden Sie die Lösungen zu den vorhergehenden Arbeitsblättern.

15

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ls K

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– D

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7

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mit

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an s

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nen

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ein

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begr

enzt

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erk.

Ein

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verb

inde

t al

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des

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mite

inan

der;

ähn

lich

wie

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ser,

die

an e

ine

zent

rale

Was

serle

itung

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e-sc

hlos

sen

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. Die

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ng h

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in d

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achs

pra-

che

BUS.

Auf

der

Dat

enle

itung

kön

nen

alle

Ger

äte

mit

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n G

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en,

einz

eln

oder

zus

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en,

kom

mun

izie

ren.

Pr

o Ze

itpun

kt k

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imm

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ur e

in S

yste

m s

ende

n. D

as

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nnen

die

and

eren

und

sch

wei

gen

sola

nge.

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:

Skiz

ze:

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stri

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stem

e

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strie

lle B

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eme

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seh

r ef

fekt

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Kom

mun

i-ka

tions

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unge

n.

Alle

be

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C

ompu

ter

kom

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uniz

iere

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ng m

itein

ande

r, ab

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s gi

bt

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nge

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n in

Mas

ter

(Her

r) u

nd S

lave

(Skl

ave)

ein

gete

ilt. D

ie S

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s,

in d

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egel

Sen

sore

n od

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ktor

en, r

eagi

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ers

t dan

n,

wen

n si

e vo

m M

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r an

gesp

roch

en w

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n. D

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r le

gt

fest

, wer

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BU

S w

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benu

tzen

dar

f. So

wer

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Kom

-m

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ert.

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n er

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oder

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t.

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bind

ung

viel

er S

enso

ren/

Akto

ren

ohne

BU

S

Skiz

ze 2

: Ver

bind

ung

viel

er S

enso

ren/

Akto

ren

mit

BUS

In e

iner

Tal

ksho

w s

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der

Mod

erat

or e

inem

G

ast e

ine

Frag

e, d

er a

ntw

orte

t; ir

gend

wan

n sa

gt e

in a

nder

er G

ast e

twas

zum

The

ma;

Pete

r m

öcht

e vo

n Su

si e

inen

Rad

ierg

umm

i un

d fr

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aut;

alle

hör

en m

it, a

ber

nur

Susi

re

agie

rt.

Die

Leh

rkra

ft s

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ein

e Fr

age

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ie r

uhig

e Kl

asse

und

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nen

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ler

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nur

dies

er a

ntw

orte

t.

C =

Com

pute

rN

= N

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r

M =

Mas

ter;

S =

Sen

sor;

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Akt

or

Ein

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benö

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und

Ste

cker

, als

o w

enig

er M

ater

ial,

das

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ukt w

ird d

adur

ch le

icht

er.

In e

inem

Aut

o si

nd z

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ehr

als

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e G

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htse

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arun

g be

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n ge

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auch

.

18

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ls K

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7

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ichtso

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t,wiem

ansich

dasintuitivvo

rstellt.Wen

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chinen

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2.Im

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Mas

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en.

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Mas

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7

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ensc

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atio

nen

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Quelle: DFKI GmbH

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KOMMUNIKATION IN DER VERNETZTEN WELT · Im September 2017 Vorwort Liebe Lehrerinnen und Lehrer, wir freuen uns, Ihnen das nunmehr 14. Genius-MINT-Modul vorzustellen! Die Idee unserer