Codierung und Kryptographie mit Python im Wahlpflichtfach Informatik am Gymnasium
Grundinformationen
Schulform
Gymnasien
Bereich / Teilbereich
Fachfortbildungen / Informatik
Inhalt
In der Fortbildung wird das Vermitteln informatischer Inhalte (hier: ausgewählte Aspekte der Codierung) mit einem „Hands-On“-Unterrichtsansatz vorgestellt, bei dem die gewählten Informatik-Inhalte mit Hilfe eigener Programmierung erarbeitet und vertieft werden.
Dieser Ansatz soll im Unterricht zum einen durch das Vernetzen mit der Programmierung die Verständnistiefe erhöhen und zum anderen durch eigene Software-Produkte und ansprechende Visualisierungen besonders motivieren.
Als informatische Inhalte werden in dieser Fortbildung die Codierung von Text und von Pixelbildern angesetzt. Bei der Codierung von Text wird dabei auch ein automatisierter Angriff auf eine einfache Verschlüsselung als Schülerprojekt fachlich, organisatorisch und didaktisch ausgearbeitet.
Ziele der Veranstaltung
Die Fortbildung zielt darauf ab, die unterrichtliche Vernetzung zwischen den Inhaltsfeldern- Information und Daten
- Algorithmen
- Automaten und formale Sprachen
Zu erwerbende Kompetenzen in Teil 1
Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer- entwickeln einen für ihren Unterricht geeigneten Codierungsbegriff auf Basis von Grundlagen der Codierungstheorie und der Informationsrepräsentation,
- wiederholen Darstellungen zeichenweiser Codierungen mit Codebäumen und Wertetabellen am Beispiel präfixfreier Binärcodierungen,
- unterscheiden ausgewählte Standard-Codierungen von Text (ASCII, Latin-1, UTF-8) und untersuchen Auswirkungen durch ihren Einsatz,
- laden und speichern Text-Dateien mit dem Datentyp String in Python unter Beachtung der Codierung und wandeln diese Strings in eine eigene Codierung um,
- erarbeiten ein Unterrichtsprojekt zum Angriff auf die Cäsarverschlüsselung, indem sie Teile des Quellcodes erstellen und davon ausgehend benötigte Lernvoraussetzungen der Schülerinnen und Schüler analysieren sowie Ideen zur Planung und Bewertung des Projekts diskutieren und
- erweitern ihre fachdidaktische Kompetenz zur Ausgestaltung von Leistungsdifferenzierung im Unterricht, indem sie über Vereinfachungsmöglichkeiten durch Bereitstellen von Python-Funktionen und über verschiedene Darstellungen theoretischer Hintergründe diskutieren.
Zu erwerbende Kompetenzen in Teil 2
Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer- wiederholen ausgewählte Grundlagen der Repräsentation und Codierung von Bilddaten als Pixelgrafiken am Beispiel von Intensitätswerten, Paletten-basierten Daten und der Farbdarstellung im RGB-Farbmodell,
- führen elementare Be- und Verarbeitung von in Arrays codierten Bilddaten durch und interpretieren die visuellen Ergebnisse mit Hilfe einer zur Verfügung gestellten Python-Bibliothek und
- erweitern ihre fachdidaktische Kompetenz, indem sie das bereitgestellte Material bearbeiten, beurteilen, ihre eigenen Erfahrungen reflektieren und über die Einsatzmöglichkeiten im eigenen Unterricht diskutieren.
Leistungen der Moderatorinnen und Moderatoren
Entwicklung und Moderation der Fortbildung, Präsentation von Vorträgen und Material, fachliche und fachdidaktische Unterstützung in Arbeitsphasen, Bereitstellung von MaterialBezug zum RRSQ
- 1.1 Fachliche und überfachliche Kompetenzen
- 1.4 Langfristige Wirkungen
- 2.5 Kognitive Aktivierung
- 2.10 Lernen und Lehren im digitalen Wandel
- 4.1 Lehrerbildung
Zielgruppe und Voraussetzungen
Lehrkräfte für Informatik im WP-Bereich mit Interesse an unterrichtlicher Vernetzung von Kompetenzen aus dem KLP WP Gymnasium. - Solide Programmierfähigkeiten in mindestens einer textuellen Programmiersprache erforderlich. - Grundkenntnisse der Sprache Python (Funktionen, Kontrollstrukturen, Strings, Listen) erforderlich.