Es wird ein Überblick über Technologie, Chancen, Risiken des Internet of Things gegeben. Zusätzlich werden Beispiele aus dem alltäglichen und zukünftigen Leben dargeboten und erklärt. Außerdem wird das Thema anhand einer Projektarbeit im Unterricht vertieft und Unterrichtsplanungen wurden erstellt.

IoT, Projektarbeit
AHS (kompetenzorientiert), 9. Schulstufe auch für BHS (HBLA, HAK) einsetzbar

Geeignet für: Schulunterricht

• Alter: 15 Jahren
• Schulform und Fach: AHS, BHS (HAK, HBLA), Fach: Informatik, Angewandte Informatik
• Schulstufe: 5. Klasse AHS oder 1. Jahrgang HAK/HBLA
• Gruppengröße: 10-20
• keine Vorkenntnisse notwendig

• Autorin: Mag. Denise Kerschl
• Rückfragen bitte an: Denise Kerschl (denise93@gmx.at)
• Lehrveranstaltung: Diplomarbeit, 2017SS, bei Prof. Motschnig
• Datum der Erstellung: 22.11.2017

Für das Konzept müssen die folgenden Voraussetzungen von Lernenden und Lehrenden erfüllt sein.

• Kenntnisse der Lehrenden:
  • Theorie und Praxisbeispiele des „Internet of Things“
  • Ablauf/Aufbau einer Projektarbeit
  • Diese beiden Kenntnisse können sich Lehrpersonen aus meiner Diplomarbeit (siehe Anhang) erwerben.
• Vorbereitungsaufwand: 1-5 Std (echte Stunden) - je nach Vorkenntnisse
• Raum und Ausstattung:
  • Beamer
  • Plakate + Stifte
  • PC's/Laptops
• Software
  • MS Excel 2016
  • MS Word 2016

Die Schülerinnen und Schüler brauchen keine Vorkenntnisse bezüglich dieses Themas, da sowohl das Internet der Dinge als auch der Ablauf einer Projektarbeit mit ihnen besprochen wird. Sollte mit den Jugendlichen im Voraus schon Projektarbeiten durchgeführt worden sein, bringt dies einen Vorteil mit sich, da sie grundsätzlich die Zusammenarbeit in Teams schon kennen.

Das Ziel dieser Projektarbeit ist nicht nur die theoretische Verständlichkeit der Technologie des IoT, sondern auch die Abarbeitung der einzelnen Phasen inklusive Dokumentation und Reflexion. Bei dem Grobkonzept wird von allen Teams eine grafische und textuelle Beschreibung der Vernetzung der einzelnen Gegenstände erwartet. Im Zuge des Detailkonzepts sollen sie sich den genaueren Ablauf, wie die Gegenstände miteinander kommunizieren, überlegen. Dieser Ablauf kann mit einem Flussdiagramm übersichtlich dargestellt werden. Das Endergebnis wird von den Schülerinnen und Schülern präsentiert. Die Idee soll mit einem frei gewählten Präsentationsmedium den Mitschülerinnen und Mitschülern überzeugend vorgestellt werden.

• Erläuterung des Begriffs „Internet der Dinge“ und anhand von Alltagsbeispielen näherbringen –> Diese Beispiele sollten die Jugendlichen bereits aus ihrem Alltag kennen. Mögliche Anwendungen wären der Laptop, das Smartphone, das Tablet, die Smartwatch, das Fitnessarmband, der Smart-TV, diverse Spielekonsolen, die Zimmerkarte fürs Öffnen des Hotelzimmers und die intelligente Liftkarte.
• Die Technologie hinter dem Internet of Things, sowie Vor- und Nachteile werden entweder von der Lehrkraft durch einen Frontalvortrag oder durch einen Kurzfilm präsentiert.
• Beispiele wie das Smart Home, die intelligente Ampel oder die smarte Windel erläutern und die Funktionen der einzelnen Objekte und die Zusammenarbeit zwischen Computer, Ding, Smartphone und Mensch beschreiben.

• Theorie einer Projektarbeit inkl. 4 Phasen einer Projektarbeit

• Frage „Welche Dinge können in der Schule mit dieser innovativen Technologie gesteuert werden?“ mit Schülerinnen und Schülern besprechen. Ideenfindung im Plenum.

• Das Ziel der anschließenden Projektarbeit wird genannt und den Schülerinnen und Schülern klargemacht. Dabei sollen die einzelnen Teams jeweils ein Beispiel zu dem oben genannten Thema finden und nach den vier Phasen einer Projektarbeit vorgehen. Als Zeitersparnis kann von der Lehrkraft eine Vorlage für den Projektplan gegeben werden. Außerdem wurde ein Projektleitfaden, der zur systematischen Vorgehensweise behilflich ist, erstellt. Dieser befindet sich im Anhang meiner Diplomarbeit.

• Nach der Aufgabenbesprechung werden die Jugendlichen in Gruppen zu je drei bis vier Personen eingeteilt und starten mit der Projektarbeit.

• 1. Stunde noch für Projektarbeit
• 2. Stunde Präsentation und Besprechung der Teamprojekte

• 1. Möglichkeit: die Projektarbeit auszuweiten und detaillierter zu planen
• 2. Möglichkeit: Programmierung der Technologie (z.B. mittels Scratch oder OpenSCAD). Die Programmierung und Umsetzung der Idee kann auch in eine höhere Schulstufe verschoben werden.

Planungsmatrix als Download

Aus dem aktuelle kompetenzorientierten Lehrplan (RISK BKA 2014) für die fünfte Klasse AHS wurden folgende Punkte, die auf das Projekt zutreffen, herausgenommen:

• Die Schülerinnen und Schüler sollen sich kooperative und kommunikative Arbeitsweisen unter Einsatz von Kommunikationstechnologien aneignen.
• In allen Bildungsbereichen stehen dabei Erweiterung und Festigung von Sach-, Selbst- und Sozialkompetenz im Mittelpunkt.
• Bei der kritischen Auseinandersetzung mit den dabei ablaufenden Prozessen und deren Ergebnissen sollen die Schülerinnen und Schüler ihr kognitives, emotionales und kreatives Potenzial nützen.
• Die Themen sind dabei so auszuwählen, dass sie vielseitige Bezüge aus der Lebens- und Begriffswelt der Jugendlichen aufgreifen.
• Variierende Arbeitsformen wie Einzelarbeit, Gruppenarbeit und Teamarbeit geben Schülerinnen und Schülern Gelegenheit, Neues zu erforschen und bereits Gelerntes in verschiedenen kommunikativen und inhaltlichen Kontexten anzuwenden. Die Bedeutung gemeinschaftlichen Problemlösens bei der Bearbeitung von Projekten aus verschiedenen Gebieten ist besonders im Informatikunterricht zu berücksichtigen.

digi.komp12 - Das Kompetenzmodell Informatik 5. Klasse
Das anschließende Unterrichtskonzept unterstützt die Erfüllung der nachstehenden Kompetenzen aus dem Kompetenzmodell Informatik der 5. Klasse. (Digitale Kompetenzen 2013)

Informationstechnologie, Mensch und Gesellschaft:

• Ich kann Bereiche für den Einsatz von Informatiksystemen und ihre gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Auswirkungen beschreiben. [Bedeutung von Informatik in der Gesellschaft]
• Ich kann den Einfluss von Informatiksystemen auf meinen Alltag, auf die Gesellschaft und Wirtschaft einschätzen und an konkreten Beispielen Vor- und Nachteile abwägen. [Bedeutung von Informatik in der Gesellschaft]
• Ich kann Meilensteine in der Entwicklung der Informatik beschreiben und maßgebliche dahinterstehende Persönlichkeiten nennen. [Geschichte der Informatik]
• Ich kann mein Wissen über die Geschichte der Informatik in Beziehung zu aktuellen Entwicklungen setzen. [Geschichte der Informatik]
• Ich kann anhand der Entwicklung der IT zwischen kurzlebigen und langlebigen Ideen und deren Realisierung unterscheiden. [Geschichte der Informatik]
• Ich kann Berufsfelder benennen, in denen die Anwendung der IT eine bedeutende Rolle spielt. [Berufliche Perspektiven]
• Ich kann mein Wissen und meine schulischen Erfahrungen im Zusammenhang mit IT für meine Berufsentscheidung nutzen. [Berufliche Perspektiven]
• Ich kann die wirtschaftliche und soziale Bedeutung der IT in diversen Berufsfeldern einschätzen. [Berufliche Perspektiven]

Informatiksysteme:

• Ich kann Komponenten von Informatiksystemen beschreiben und ihre Funktionsweise und ihr Zusammenwirken erklären. [Technische Grundlagen und Funktionsweisen]
• Ich verstehe grundlegende technische Konzepte von Informatiksystemen. [Technische Grundlagen und Funktionsweisen]

Angewandte Informatik:

• Ich kann Standardsoftware zur schriftlichen Korrespondenz, zur Dokumentation, zur Publikation von Arbeiten, zur multimedialen Präsentation sowie zur Kommunikation sicher anwenden. [Produktion digitaler Medien]
• Ich kann Arbeitsergebnisse zusammenstellen und multimedial präsentieren. [Produktion digitaler Medien]
• Ich kann digitale Medien in Form von Text, Ton, Bildern und Filmen sachgerecht bearbeiten, produzieren und publizieren. [Produktion digitaler Medien]
• Ich kann digitale Produkte in Bezug auf inhaltliche Relevanz und Design reflektieren. [Produktion digitaler Medien]

Praktische Informatik:

• Ich kann einfache Algorithmen nachvollziehen und erklären. [Algorithmen, Datenstrukturen und Programmierung]
• Ich kann die Umsetzung von Algorithmen mit einem Computer erklären. [Algorithmen, Datenstrukturen und Programmierung]
• Ich kann einfache Aufgaben mit Mitteln der Informatik modellieren. [Algorithmen, Datenstrukturen und Programmierung]
• Ich kann einfache Algorithmen entwerfen, diese formal darstellen, implementieren und testen. [Algorithmen, Datenstrukturen und Programmierung]

Schülerinnen und Schüler können

• den Begriff „Internet der Dinge“ erläutern.
• Alltagsbeispiele nennen und grob die Technologie hinter dem Internet der Dinge erklären.
• die Definition und den Ablauf einer Projektarbeit beschreiben.
• die gelernte Theorie selbstständig auf ein Beispiel umlegen.
• eine Projektarbeit nach den vier Phasen durchführen.
• Projekte selbstständig planen, durchführen und reflektieren.
• Aktivitäten den Meilensteinen zuordnen.
• sich Aufgaben selbst aufteilen, um das Ziel des Projekts schneller zu erreichen.
• Ziele der Projektarbeit nennen.
• die Zusammenhänge der Gegenstände grafisch darstellen und textuell beschreiben.
• den algorithmischen Ablauf hinter der Vernetzung der Dinge erklären.
• Konflikte in der Gruppe gemeinsam lösen.
• die Notwendigkeit der Teamarbeit und des kooperativen Handelns richtig einschätzen.
• die Ergebnisse mit einem geeigneten Medium anderen präsentieren und erklären.
• ihre eigene Arbeitsleistung einschätzen und reflektieren.

Hier steht meine Diplomarbeit mit einer ausführlichen Erklärung zur

• Theorie des Internet of Things
• Theorie einer Projektarbeit
• ausführliche Stundenplanung inkl. Ergebniserwartungen

zur Verfügung.

Diplomarbeit als Download

Prinzipiell ist dieses Projekt ohne Leistungsbeurteilung durchzuführen. Allerdings kann die Lehrperson selbst entscheiden wie sie es im Unterricht einsetzt und ob dieses Projekt beurteilt wird oder nicht. Wenn ja, findet die Lehrperson in meiner Diplomarbeit einige Beurteilungskriterien auf die sie achten sollte.

Kurzfilm IoT: Youtube
Projektleitfaden: Projektleitfaden als Download
Muster Projektplan: Projektplan Muster 1
Projektplan Muster 2
Projektplan für SuS als Download
Meilensteinplan: Meilensteinplan als Download

siehe Quellenverzeichnis in meiner Diplomarbeit

Digitale Kompetenzen (2013): Das Kompetenzmodell Informatik 5. Klasse. Online verfügbar unter http://digikomp.at/praxis/portale/digitalekompetenzen/digikomp12ahs/kompetenzmodelle/informatik-5-klasse.html, zuletzt geprüft am 07.04.2017.

RISK BKA (2004): Lehrplan der AHS. Online verfügbar unter https://www.ris.bka.gv.at/GeltendeFassung.wxe?Abfrage=Bundesnormen&Gesetzesnummer=10008568, zuletzt geprüft am 11.04.2017.

weitere Quellen siehe Diplomarbeit

Unterrichtsmaterialien
interne Unterrichtsmaterialien