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informatik methode visualisierung
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MACHEN
UNSICHTBARES
SICHTBAR
VISUALISIERUNGEN...
PROBLEM
● "Informatik ist geprägt von Unsichtbarem. Nur
wenige Inhalte lassen sich ohne Hilfsmittel direkt
beobachten und untersuchen."
● Hardware --> ja
● Internetprotokolle --> nein!
Warum gibt es dieses Problem?
● Digitaltechnik basiert auf den Zuständen 0 und 1
●
● --> Bits lassen sich nicht beobachten
● --> Informationen in Bits lassen sich nicht
leicht "lesen"
Warum gibt es dieses Problem?
● Dynamische Vorgänge
● --> nicht direkt einsehbar
● --> zu schnell
Lösungsansatz
● Symbole und Abläufe werden durch
Visualisierungen sichtbar
● z.B.: schematische Darstellungen (TCP/IP)
Entity-Relationship-Diagramme
2 Techniken
● Sichtbarmachen des aktuellen Zustands einer
Rechnerkomponente (Nullen und Einsen werden zu
größeren Infomrationeeinheiten zusammengefasst)
● Simulation (Modell, mit dem man experimentieren
kann)
3 Quellen für Visualisierungen
● Standardwerkzeuge
● Taskmanger von Windows
● Anzeige des Quelltexts einer Webseite
● Bestehendes suchen
● Suche im Internet oder Unterrichtsportalen
3 Quellen für Visualisierungen
● Selber entwickeln
● Großer Aufwand!
● Wenn langfistige Nutzung mehrerer Lehrer absehbar
Lösung
● "Die unsichtbaren Informationen und Vorgänge im
Computer können mit geeigneten Hilfsmitteln
sichtbar gemacht werden. Mit Visualisierungs-
werkzeugen lassen sich
● Sachverhalte konkret beobachten und
● das Laufzeitverhalten eines Vorgangs anhand einer
Simulation genauer untersuchen.
Beispiel 1: Netzverkehr beobachten
● Werkzeug: Ethereal
● Zweck: Visualisierung von Netzwerkverkehr
● Funktion des Werkzeugs: Protokolldaten
interpretieren und anzeigen
● Ziel für die Schülerinnen und Schüler:
Theorie im realen Umfeld beobachten und
untersuchen
Beispiel 1: Netzverkehr beobachten
● Vorteil für die Schülerinnen und Schüler:
keine Syntaxkenntnis der Datenpakete nötig
--> Konzentration auf Laufzeitverhalten
● Vorteil für den Lehrer:
Netzwerkverkehr vor dem Unterricht produzieren
und aufzeichnen
--> Ausgangslage wohldefiniert
Beispiel 1: Netzverkehr beobachten
Beispiel 2: Peer-to-Peer-Protokoll
Peer-to-Peer-Protokoll simulieren
● Funktion des Werkzeugs:
Studierende können
● verschiedene Netztopologien einrichten
● das Protokoll simulieren
● Austausch von Protokollpaketen beobachten
Beispiel 2: Peer-to-Peer-Protokoll
● Ziel:
● Wissen aus der Theorie nachvollziehen, überprüfen und
repetieren
● Oder: entdeckendes Lernen
Beispiel 3: Standardwerkzeuge
... für Visualisierungen nutzen
● Werkzeug: Windows-Gerätemanager
● Zweck: Komponenten des Computers erklären (zeigt
auch Komponenten, die man beim Aufschrauben
nicht sieht)
● Nachteil: zeigt keine Zusammenhänge
Beispiel 3: Standardwerkzeuge
Beispiel 3: Standardwerkzeuge
● Werkzeug: z.B. Vmstat (Linux-/Unixähnliche
Betriebssysteme)
● Zweck: um aktuelle Belastung des Computers
anzuzeigen
● Ziel: auf verschiedene Werte und damit auf das
Systemverhalten eingehen
Beispiel 3: Standardwerkzeuge
Beispiel 4: Sortieralgorithmen
● Zweck: dynamische Abläufe während der
Ausführung des Algorithmus verstehen
Quelle
● Werner Hartmann, Michael Näf, Raimond Reichert:
● "Informatikunterricht planen und durchführen"