Jahrgang 7
Fünf Unterrichtsvorhaben, ein Bauvorhaben: „Mein erstes Gadget“
Ein Gerät mit Tastern, 8×8-Leuchtmatrix, Summer und Funkverbindung zu einem zweiten Gerät, untergebracht in einem selbst gedruckten Gehäuse. Jedes Unterrichtsvorhaben baut eine Funktion hinzu und untersucht sie fachlich – das Gerät ist kein Nebenprodukt, sondern der Gegenstand, an dem die Begriffe entstehen.
Die fünf Unterrichtsvorhaben
- IAlgorithmen als präzise HandlungsvorschriftenRechenkern, zwei Taster und Summer stecken; Reaktionsspiel bauen und Fehler auf einen Schritt zurückführen
- IIInformatiksysteme verstehen: Eingabe, Verarbeitung, AusgabeDenselben Aufbau untersuchen; Programm wechseln, ohne umzustecken
- IIIDaten codieren und grafisch darstellen8×8-Matrix ergänzen; eigene Muster codieren, blind decodieren, Speicherbedarf herleiten
- IVDatenwege und Kommunikation in NetzenZwei Geräte direkt koppeln; ein drittes hört mit
- VInformationen schützen: Codierung, Verschlüsselung und SicherheitVerschlüsselung ins Programm übertragen; derselbe Mithörer scheitert
Der Aufbau im Überblick
Alle Bauteile zusammen ergeben den Steckaufbau, der über das Schuljahr wächst. Auf den Seiten der einzelnen Unterrichtsvorhaben ist er dreidimensional zu drehen, und die dort gebrauchten Bauteile sind hervorgehoben.
- Steckbrett
Mini-Steckbrett mit 170 Kontakten. Trägt den gesamten Aufbau ohne Löten; alles bleibt jederzeit umsteckbar.
- Rechenkern
ESP32-DevKit – ein programmierbarer kleiner Computer mit gespeichertem Programm, Speicher und eingebautem Funk. Er steht auf seinen Stiftleisten über dem Steckbrett.
- USB-Buchse
Versorgt den Aufbau mit 5 Volt und überträgt das Programm. Ein reines Ladekabel ohne Datenadern sieht gleich aus und funktioniert nicht.
- Taster 1
Erste Eingabe. Liegt gegen Masse; der Pull-up wird im Programm eingeschaltet.
- Taster 2
Zweite Eingabe – für Moduswechsel, zweiten Spieler oder Bestätigung.
- Summer
Passiver Piezo-Summer als hörbare Rückmeldung; Tonhöhe und Dauer sind gestaltbar.
- Anzeigematrix
8×8-Leuchtmatrix mit 64 einzeln ansteuerbaren Feldern. Macht Codierung, Farbtiefe und Speicherbedarf unmittelbar sichtbar.
- Widerstände
330 Ω in der Datenleitung der Matrix, 100 Ω vor dem Summer – Schutz und Signalberuhigung.
- Kondensator
1000 µF an der 5-Volt-Versorgung. Fängt die Stromspitze beim Einschalten der Matrix ab. Polungsabhängig – falsch herum eingebaut kann er ausgasen.
- Pegelwandler
74AHCT125. Hebt das 3,3-Volt-Signal des Rechenkerns auf den Pegel, den die 5-Volt-Matrix sicher erkennt. Ohne ihn funktioniert die Anzeige meistens – aber nicht zuverlässig, und der Fehler ist weder Ablauf- noch Aufbaufehler.
- Verdrahtung
Steckbrücken zwischen Rechenkern, Bauteilen und Anzeige. Sie zeigen, was womit verbunden ist – die Brücke vom Schaltplan zum realen Aufbau.
Zeitlicher Rahmen
| Unterrichtsvorhaben | Titel | Orientierungsrahmen |
|---|---|---|
| I | Algorithmen als präzise Handlungsvorschriften | ca. 14 Ustd. |
| II | Informatiksysteme verstehen: Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe | ca. 12 Ustd. |
| III | Daten codieren und grafisch darstellen | ca. 13 Ustd. |
| IV | Datenwege und Kommunikation in Netzen | ca. 12 Ustd. |
| V | Informationen schützen: Codierung, Verschlüsselung und Sicherheit | ca. 13 Ustd. |
| Summe | ca. 64 Ustd. |
Die Werte sind Orientierung, keine feste Stundenbindung. Das Netto-Budget des Jahrgangs liegt bei etwa 90 Unterrichtsstunden; die Differenz ist Reserve für Aufbau, Fehlersuche und Sicherung – genau das, was praktische Arbeit zusätzlich kostet.
Der rote Faden
Die Unterrichtsvorhaben bauen aufeinander auf, und zwar nicht nur begrifflich. In Unterrichtsvorhaben IV hört ein drittes Gerät die Funknachricht mit – genau daraus entsteht in Unterrichtsvorhaben V die Frage nach Verschlüsselung. Die Codierung aus Unterrichtsvorhaben III erweist sich dort als kein Schutz. Am Ende bleibt eine Frage bewusst offen: Wie kommt der Schlüssel zum Partnergerät, ohne dass der Mithörer ihn erfährt? Sie wird an Jahrgang 9 übergeben.