Lernen mit Code Jumper: Lektionen, Lektion 15 Netzwerke

Ziele der Lektion

Nach dieser Lektion wissen die Schüler, was ein Netzwerk ist und wie Daten in einem Netzwerk übertragen werden.

Erwartete Ergebnisse

Schüler werden:

• Alle Schüler: erläutern können, dass Daten in Paketen über Netzwerke übertragen werden
• Die meisten Schüler: ein Beispiel für Informationen geben können, die ein Paket enthält
• Einige Schüler: in der Lage sein, die in einem Paket enthaltenen Informationen detailliert zu beschreiben und zu erklären, wozu die Informationen benötigt werden

Lektionsstruktur

• Ziele der Lektion
• Einführungsaktivität der Lektion
• Erweiterungsaktivität der Lektion
• Standards und Überprüfung des Verständnisses

Wichtige Begriffe

• Netzwerk: Eine Gruppe von Computern oder elektronischen Geräten, die über Kabel oder WLAN miteinander verbunden sind, um Daten auszutauschen und Ressourcen zu teilen.
• Paket: Eine Dateneinheit, die über ein Netzwerk von einem Computer oder Gerät zu einem anderen gesendet wird.

Ziel

Nach dieser Lektion werden die Schüler verstehen, wie Daten mithilfe von Paketen über ein Netzwerk übertragen werden.

Materialien

• Große Spule mit Schnur oder Garn
• Klebeband
• Netzwerkadresskarten (eine Karteikarte pro Schülerpaar)
• Nachrichtenkarten (eine Karteikarte pro Schülerpaar)
• Briefumschläge (einer pro Schülerpaar)
• Große Büroklammern (eine pro Schülerpaar)

Anweisungen

1. Ordnen Sie die Tische an den Rändern und einen Stuhl in der Mitte des Raums an. Befestigen Sie an jedem Schreibtisch ein Stück Schnur mit Klebeband. Die Schnur muss so lang sein, dass sie den Stuhl in der Mitte des Raums erreicht. Sie benötigen nur einen Tisch pro Schülerpaar.
2. Schreiben Sie eine eindeutige Nummer auf die Netzwerkadresskarte jedes Schülerpaars. Die Zahlen sollten für die Schüler leicht zu erkennen sein. (Zum Beispiel: 10, 12, 14, 16)
3. Stellen Sie sicher, dass auf jedem Schreibtisch Folgendes vorhanden ist:
   1. Ein Briefumschlag mit einem Loch (Locher) in der Ecke
   2. Eine Büroklammer
   3. Eine Netzwerkadresskarte mit einer eindeutigen Nummer darauf
   4. Eine Nachrichtenkarte
4. Wenn die Schüler das Klassenzimmer betreten, heißen Sie sie im Computernetzwerk der Klasse willkommen. Nachdem Sie die Schüler in Zweiergruppen aufgeteilt haben, weisen Sie jedem Paar einen Tisch zu.
5. Wenn die Schüler an ihren zugewiesenen Tischen sind, stellen Sie ihnen die Materialien auf ihren Tischen vor:
   1. Netzwerkpfad: Schnur
   2. Datenpakete: Briefumschläge, Adress- und Mitteilungskarten
   3. Netzwerk-Sender: Büroklammern
6. Erklären Sie den Schülern, dass jeder der Tische in dieser Aktivität eine eindeutige Netzwerkadresse hat, die auf den Karten zu finden ist, und dass jeder Tisch Teil des Netzwerks ist.
7. Fragen Sie die Schüler, wie ihrer Meinung nach eine von einem Computer gesendete E-Mail auf einen anderen Computer gelangt. Erklären Sie, dass Daten und Informationen durch ein riesiges Netzwerk virtueller Drähte reisen, die die ganze Welt umspannen, bis sie den Zielcomputer erreichen.
8. Wiederholen Sie, dass ein Netzwerk eine Gruppe von Geräten ist, die miteinander verbunden sind, um Daten auszutauschen und Ressourcen gemeinsam zu nutzen – so wie es jetzt in ihrem Klassenzimmer geschieht. Jeder Schreibtisch stellt einen Computer im Netzwerk dar, der über die Schnur mit einer zentralen Stelle, nämlich dem Lehrer im Zentrum, verbunden ist.
9. Erklären Sie, dass die Klasse ein Netzwerk simulieren wird, wobei jeder Tisch einen Computer im Netzwerk darstellt.
10. Erklären Sie, dass Daten zur Übertragung über ein Netzwerk in Einheiten aufgeteilt und in Behältern abgelegt werden müssen. Eine Dateneinheit, die über ein Netzwerk von einem Computer oder Gerät zu einem anderen gesendet wird, nennt man ein Paket. Sagen Sie den Schülern, dass sie sich ein Paket wie einen Briefumschlag vorstellen können, und erklären Sie ihnen, dass sie über den Netzwerkpfad eine Dateneinheit übertragen werden.
11. Weisen Sie jedes Schülerpaar an, ihre Netzwerkadresskarte für die anderen sichtbar vorne auf den Tisch zu legen.
12. Weisen Sie die Schüler an, eine Nachricht in einem Satz auf die Nachrichtenkarte zu schreiben. Der Lehrer kann ein bestimmtes Thema vorgeben, über das geschrieben werden soll.
13. Weisen Sie die Schüler an, die Nachrichtenkarte in den Umschlag zu stecken und die Büroklammer mit Hilfe des Lochs in der Ecke des Umschlag zu befestigen. Weisen Sie die Schüler dann an, die Büroklammer an der Schnur zu befestigen und auf weitere Anweisungen zu warten.
14. Wählen Sie ein Schülerpaar aus, das mit dem Senden seiner Nachricht beginnen soll. Heben Sie die Schnur auf, damit die Schüler ihr Datenpaket über den Netzwerkpfad senden können. Dabei wird die Schwerkraft und die Spannung der Schnur genutzt, damit das Paket beim Lehrer ankommt. Dann öffnet der Lehrer in der Mitte das Datenpaket und wählt die richtige Schnur aus, um es an die richtige Adresse zu senden.
15. Wiederholen Sie diesen Vorgang für jedes Schülerpaar, um zu zeigen, dass das Datenpaket sein beabsichtigtes Ziel erreicht.
16. Wenn die Schüler ihre Datenpakete erhalten, weisen Sie sie an, die Umschläge zu öffnen, die Nachrichtenkarte herauszunehmen und sie auf ihrem Tisch neben ihre eigenen Karten zu legen.

Abschluss

Lassen Sie jedes Schülerpaar die erhaltene Nachricht vorlesen. Besprechen Sie dann diese Aktivität, die den Schülern beim Verständnis von Computernetzwerken helfen soll, mit der Gruppe.

Ziel

Nach dieser Lektion werden die Schüler verstehen, dass die über ein Netzwerk übertragenen Pakete verschiedene Datentypen enthalten.

Materialien

• Große Spule mit Schnur oder Garn
• Klebeband
• Netzwerkadresskarten (eine pro Schülerpaar)
• Nachrichtenkarten (vier pro Schülerpaar)
• Briefumschläge (vier pro Schülerpaar)
• Große Büroklammern (vier pro Schülerpaar)

Anweisungen

1. Bitten Sie jedes Schülerpaar, die Buchstaben eines Wortes mit vier Buchstaben aufzuschreiben bzw. zu tippen, wobei für jeden Buchstaben ein Blatt Papier verwendet werden soll. Sagen Sie ihnen, dass diese Wörter in separate Datenpakete zerlegt und an die anderen Schülergruppen im Netzwerk gesendet werden.
2. Beispiele: Holz, Zaun, Buch, Eile, Faul, Test, Ecke, Eule, Fass etc.
3. Erklären Sie den Schülern, dass jede Gruppe eine andere Gruppe von zwei Schülern auswählen muss, die das Datenpaket erhalten soll. Lassen Sie jedes Schülerpaar die Adresse des Empfängerpaares auf jeden ihrer Umschläge schreiben.
4. Sagen Sie den Schülern, dass jedes Schülerpaar mit einem Buchstaben des gewählten Wortes beginnt. Die Schüler legen den ausgewählten Buchstaben ihres Wortes in einen leeren Umschlag. Die Schüler müssen diesen Vorgang wiederholen, bis alle vier Umschläge vorbereitet sind.
5. Bitten Sie das erste Schülerpaar, den ersten Umschlag an der Büroklammer zu befestigen, ihn an das Stück Schnur zu hängen und ihn so zu schieben, dass er in Richtung des Lehrers in der Mitte des Netzwerks rutscht.
6. Nachdem Sie von jedem Paar das erste Paket erhalten haben, hängen Sie die Pakete an die Schnur der ausgewählten Empfänger und schieben Sie sie dem empfangenden Schülerpaar zu.
7. Wenn die Schüler ein Paket erhalten, weisen Sie sie an, es von der Schnur zu nehmen und auf ihren Tisch zu legen.
8. Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis jedes Schülerpaar seine vier Pakete gesendet und vier Pakete von einem anderen Paar über den Lehrer erhalten hat.
9. Bitten Sie die Schüler, ihre Pakete zu öffnen und die Briefe in der Reihenfolge anzuordnen, in der sie sie erhalten haben.
10. Weisen Sie jedes Schülerpaar an, die Buchstaben ihres Wortes laut vor der Klasse vorzulesen. Fragen Sie die Schüler: Gibt es Fehler? Beachten Sie, dass die Schüler die Buchstaben in einigen Fällen richtig anordnen werden und so echte Wörter bilden, aber dies wahrscheinlich nicht in allen Fällen funktionieren wird.
11. Weisen Sie die Schüler an, in Zweiergruppen zu arbeiten, um ihr Wort (Datenpaket) auf ihrem Tisch zu entschlüsseln. Wenn alle Paare ihre Wörter entschlüsselt haben, gehen Sie zu jedem Paar und lassen sie das Wort laut vorlesen.
12. Besprechen Sie die Gründe für die anfänglichen Fehler in den Datenpaketen, die als verwürfelte Wörter ankamen. Zum Beispiel wissen die Pakete nicht, in welcher Reihenfolge die darin enthaltenen Daten an den ausgewählten Computer übertragen werden müssen. Daher ist es wichtig, dass Daten in einem Netzwerk im richtigen Format und in der richtigen Reihenfolge gesendet werden, damit sie vom Empfänger eindeutig empfangen und interpretiert werden können.

Abschluss

• Bitten Sie die Schüler zu erklären, was ein Datenpaket ist, und sammeln Sie Beispiele dafür, welche Informationen ein Paket enthält.

CSTA K-12 Computer Science Standards*

• 1B-NI-04: Modellieren, wie Informationen in kleinere Teile zerlegt, als Pakete über Netzwerke und das Internet an mehrere Geräte übertragen und am Zielort wieder zusammengesetzt werden.

Nationaler Lehrplan von England**:

Schlüsselphase 1:

• Verstehen, was Algorithmen sind, wie sie als Programme in digitalen Geräten implementiert werden; und dass Programme durch Befolgen von genauen und eindeutigen Anweisungen ausgeführt werden.
• Einfache Programme erstellen, die Fehler in diesen Programmen finden und beheben
• Logische Argumentation verwenden, um das Verhalten einfacher Programme vorauszusagen
• Technologie gezielt einsetzen, um digitalen Inhalt zu erstellen, organisieren, speichern, manipulieren und abzurufen
• Häufige Anwendungsgebiete von Informationstechnologie außerhalb der Schule erkennen
• Technologie sicher und respektvoll nutzen und persönliche Informationen schützen; herausfinden, wo Hilfe und Unterstützung verfügbar ist, wenn Bedenken bezüglich Inhalten oder Kontakten im Internet oder in anderen Online-Technologien bestehen

Schlüsselphase 2:

• Entwickeln und schreiben von sowie Fehlersuche in Programmen, die bestimmte Zwecke erfüllen, einschließlich der Steuerung oder Simulation physischer Systeme; Problemlösung durch Zerlegen in kleinere Teile
• Reihenfolge, Auswahl und Wiederholung in Programmen benutzen; mit Variablen und verschiedenen Formen von Input und Output arbeiten
• Logische Argumentation verwenden, um zu erklären, wie einige einfache Algorithmen funktionieren und wie man Fehler in Algorithmen und Programmen erkennt und korrigiert
• Suchtechnologien wirkungsvoll verwenden, verstehen wie Ergebnisse ausgewählt und geordnet sind und kritisch sein im Hinblick auf die Bewertung digitaler Inhalte.
• Sicherer, respektvoller und verantwortungsvoller Umgang mit Technologie; Erkennung von akzeptablem/inakzeptablem Verhalten; Identifikation diverser Möglichkeiten, um Bedenken im Hinblick auf Inhalte und Kontakte zu melden.