Leben und Lernen in einer digitalen Welt - Lehrerbegleitheft Sekundarstufe 1 - Wir denken an Morgen
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Energie AG macht Schule.
Leben und Lernen
in einer digitalen Welt
Lehrerbegleitheft Sekundarstufe 1
www.energieag.at
LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1 Vorwort Energie AG Sehr geehrte Lehrerinnen, sehr geehrte Lehrer, liebe Eltern! Wissen ist das entscheidende Kapital für die Zukunft. Wir alle tragen Verantwortung dafür, dass wir den heranwachsenden Jugendlichen die bestmögliche Ausbildung zuteilwerden lassen. Doch auch die Wissensvermittlung verändert sich. Durch die Digitalisierung erhalten unsere Kinder aus verschie- denen Kanälen eine Vielzahl an Informationen. Die Energie AG bekennt sich zu ihrer Verantwortung den kommenden Generationen gegenüber und speziell der Verantwortung für die Jugend. Unter dem Motto „Energie AG macht Schule“ wurde das Schulprogramm der Energie AG bereits vor Jahren gestartet. Damit stehen für alle Schulstufen der Volksschule bzw. der Neuen Mittelschulen und Gymnasium-Unterstufen lehrreiche und vor allem interessante Unterlagen rund um das Thema Energie, Entsorgung und Wasser zur Verfügung. Jetzt haben wir diese Reihe um das Thema Digitalisierung ergänzt und möchten damit nicht nur die Hard- ware wie Computer, schnelle Internetverbindungen etc., sondern auch die Software und die digitale Verantwortung ins Zentrum stellen. Die Energie AG hat sich in mehr als 125 Jahren der Unternehmensgeschichte vom reinen Stromver- sorger zum Energie- und Dienstleistungskonzern entwickelt. Unser Ziel ist es, wichtige Fragen rund um die Themenbereiche Energie, Wasserversorgung und Abfallverwertung für eine saubere Umwelt sowie jetzt auch für Digitalisierung verständlich aufzubereiten. Die Energie AG bietet für Schulen auf Anfrage gerne Führungen zum Beispiel in unseren Kraftwerken an, in denen anschaulich und span- nend der Lehrplaninhalt vertieft werden kann. Darüber hinaus haben Sie bei uns die Möglichkeit, Energie in der „Erlebnis Welt Energie“ in Timelkam hautnah zu erleben und im Museum „Stromge- schichten“ die rasante Entwicklung der Energie in mehr als 125 Jahren zu sehen und zu begreifen. Auf der Internet-Seite www.wir-denken-an-morgen.at gibt es zusätzliche Informationen zum Nachlesen, interaktive Wissensspiele zum Ausprobieren und alle Unterlagen des Bildungsprogramms „Energie AG macht Schule“ zum Downloaden. Wir wünschen viel Spaß und spannendes Lernen mit den neuen Schulunterlagen der Energie AG!
LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
Leitgedanken zu den Materialien
In der Lebenswelt der Jugendlichen sind digitale Im Kompetenzmodell digi.komp 8 wurde ein Refe-
Technologien nicht mehr wegzudenken. Dabei renzrahmen erarbeitet. Darin ist festgelegt, welche
spielen vor allem die Pflege sozialer Kontakte und digitalen Kompetenzen die Schülerinnen und Schü-
der Zeitvertreib eine herausragende Rolle. Die ler am Ende der Sekundarstufe 1 haben sollen.
neuen Technologien machen aber nicht nur Spaß,
sie sind auch mit großen Chancen in Bereichen wie In den Lehrplänen der einzelnen Fachgegenstände
Wirtschaft, Bildung, Gesundheit, Mobilität, Kom- finden sich ebenso Verknüpfungen zur Digitali-
munikation und Alltagsorganisation verbunden. sierung. Im Unterricht von Geographie und Wirt-
Der rasche Fortschritt der Digitalisierung bringt schaftskunde können etwa neue Entwicklungen
jedoch auch laufend neue Herausforderungen. Da- in der Arbeits- und Berufswelt, die digitale Infra-
her ist es wichtig, dass in der Schule nicht bloß mit struktur (z.B. Breitbandausbau in den zentralen
digitalen Medien gelernt wird, sondern auch über und peripheren Gebieten) und der verantwor-
die digitalen Technologien. Nur so können zentrale tungsvolle Umgang mit Energie (z.B. Smart Grid,
Kompetenzen gefördert werden, welche die Schü- Smart Home,…) zum Thema gemacht werden. Im
lerinnen und Schüler auf zukünftige Entwicklungen Lernbereich Physik werden unter anderem Kennt-
vorbereiten. nisse über moderne Technologien vertieft (z.B. Wie
„denkt“ ein Computer? Unterschied zwischen ana-
logen und digitalen Signalen) sowie Transportwege
Unterrichtsbezug der Schulunterlagen
elektrischer Energie (z.B. Smart Meter, Smart Grid)
Die Schulunterlagen basieren auf Unterrichtsstrate- und Energiesparmaßnahmen (z.B. Smart Home)
gien und Lehrpläne der Sekundarstufe 1. Die wich- kennengelernt. Geschichte und Politische Bildung
tigsten davon werden im Folgenden aufgeführt: umfasst u.a. das Herausarbeiten der Entwicklung
zur Mediengesellschaft und das Analysieren der
Eine digitale Grundbildung ist neben Infrastruk- Auswirkungen des technischen Fortschritts auf die
tur, IT-Ausstattung, digitalen Lerntools und digital eigene Lebenswelt (z.B. digitales Tagebuch).
kompetenten Pädagoginnen und Pädagogen ein
wichtiger Grundpfeiler der Digitalisierungsstrategie
Aufbau der Schulunterlagen
„Schule 4.0 – jetzt wird´s digital“ des Bundesminis-
teriums für Bildung, Wissenschaft und Forschung. Mit den Schulunterlagen „Leben und Lernen in einer
Es geht dabei um ein breites Portfolio an Kompe- digitalen Welt“ sollen Grundsteine für die Thematik
tenzen: Medienkompetenz, kritischer Umgang mit „Digitalisierung“ gelegt werden. Dabei wurde be-
Informationen und Daten, Sicherheit im Netz sowie sonderes Augenmerk darauf gerichtet, die Schülerin-
Wissen über Technik, Coding und Problemlösung. nen und Schüler von Alltagssituationen ausgehend
für die Inhalte zu motivieren, um dann einen Bezug
In der gesamten Schullaufbahn sollen digitale zum Lehrstoff herzustellen. So wird im Einführungs-
Kompetenzen gestärkt werden. Das Motto „Kein film „Die Loomis“ ein kurzer Einblick in die Materie
Kind ohne digitale Kompetenzen“ ist das erklärte gegeben und zugleich Anna und ihre Familie vorge-
Ziel dieser Strategie. Dabei stehen in der Sekun- stellt. Gemeinsam mit ihren Freunden Felix und Jana
darstufe 1 informatische Grundkenntnisse sowie schafft sie auch in den Schulunterlagen Ausgangs-
der sichere Umgang mit Standardprogrammen im punkte für konkrete Inhalte, Erklärungen, Arbeitsauf-
Vordergrund. Der zweite Schwerpunkt ist der kri- träge, Onlineübungen und Anstöße zum Weiter-
tische Umgang mit sozialen Netzwerken, Informa- denken. Damit möchten wir sowohl Schülerinnen
tionen und Medien. Mit der verbindlichen Übung und Schüler als auch Lehrkräften die Möglichkeit bie-
„Digitale Grundbildung“ wurde für die fünfte bis ten, Einblick in dieses spannende Thema zu erhalten
achte Schulstufe die entsprechende Grundlage mit und für sich selbst zu überlegen, was Digitalisierung
eigenem Lehrplan eingeführt. im eigenen Lebensumfeld bedeutet.
LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
LINK ZUM FILM
DIE LOOMIS
https://youtu.be/2EAnXxsum5U
LINKS ZU DEN ONLINEÜBUNGEN
Einfach Fortgeschritten
Ein Foto auf Reisen Analog oder doch schon digital?
(Bild-Wort Zuordnung) (Multiple Choice)
https://learningapps.org/watch?v=pvzh1ni4n18 https://learningapps.org/watch?v=pkqjqbf1j18
zu Seite 16-17 „Von überall aus online“ zu Seite 5-8 „Analog, oder doch schon digital?“
Wie denken digitale Geräte? Vor- und Nachteile digitaler Daten
(Lückentext) (Zuordnungsübung)
https://learningapps.org/watch?v=pchqt1knk18 https://learningapps.org/watch?v=p89gfttm318
zu Seite 9-12 „Wie denken digitale Geräte? zu Seite 12 „Was ist besser – analog oder digital?“
Smart Grid und Smart Meter Viele Wege führen ins Internet
(Multiple Choice) (Kreuzworträtsel)
https://learningapps.org/watch?v=pkhyda57218 https://learningapps.org/watch?v=p5kmgb6ik18
zu Seite 18-21 „Digitalisierung unter Strom“ zu Seite 14-17 „Viele Wege führen ins Internet“
Analog oder doch schon digital? Smart Meter
(Kreuzworträtsel) (Bild-Wort Zuordnung)
https://learningapps.org/watch?v=p7jty9yo518 https://learningapps.org/watch?v=pjoqnvnf518
zu Seite 5-8 „Analog oder doch schon digital?“ zu Seite 18 „Smart Meter“
Schlaues Zuhause Elemente des Smart Home
(Paare suchen) (Zuordnung)
https://learningapps.org/watch?v=p588r43w318 https://learningapps.org/watch?v=pk93od3j318
zu Seite 22 „Smart Home“ zu Seite 22 „Smart Home“
LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
Inhaltsverzeichnis
Die Digitalisierung macht es möglich........................ 1
Alles neu?................................................................. 1
Digitale Kompetenz................................................... 2
Analog oder doch schon digital................................. 5
Analoge Signale......................................................... 5
Digitale Signale ......................................................... 5
Vom analogen Signal zum digitalen Signal................. 7
Wie „denken“ digitale Geräte................................... 9
Unser Zahlensystem .................................................. 9
Computer kennen nur 0 und 1................................ 10
Dezimalzahlen in Binärzahlen umwandeln .............. 10
Wie aus 0en und 1en ein Buchstabe wird ............... 11
Was ist besser - analog oder digital? ........................ 12
Viele Wege führen ins Internet ............................... 14
Superschnelles Internet ........................................... 14
Mit Kabeln verbunden............................................. 15
Von überall aus online............................................. 16
Die nächste Generation .......................................... 17
Digitalisierung unter Strom...................................... 18
Smart Meter ........................................................... 18
Smart Grid .............................................................. 19
Smart Home .............................................................. 22
Eine Lehre bei der Energie AG ................................ 25
Impressum .................................................................. 26
LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
Die Digitalisierung
HAST DU GEWUSST?
macht es möglich
Zu digitalen Technologien zählen:
Anna macht Hausübung. Über WLAN öffnet sie • Software-Anwendungen
die Lernplattform ihrer Klasse und übt die Mathe Das sind Programme, die auf
Beispiele. Dann schreibt sie am Laptop den Auf- Computer, Tablets oder Smartphones
satz für den Deutsch-Unterricht, fügt ein Foto laufen.
von ihrem Handy dazu und schickt das Dokument
per E-Mail an den Lehrer. Doch was war noch • Infrastruktur
einmal für den Werkunterricht morgen mitzu- Dazu gehört die Hardware (Computer,
bringen? Schnell schreibt Anna eine Nachricht Smartphones,…), aber auch Verbindungs-
in der Klassengruppe im Messenger und kurz netze wie zum Beispiel das Internet.
darauf hat sie schon die Antwort.
Wenn Anna etwas für die Schule zu tun hat, dann
benutzt sie ganz schön viele digitale Technologien. ARBEITSAUFTRAG
Vielleicht merkst du es nicht, aber digitale Techno-
logien begleiten uns alle fast überall. Ohne diese Die Digitalisierung bringt Chancen, aber auch
Entwicklungen würde das Leben in Österreich, so Risiken mit sich. Male die Vorteile in Grün
wie du es heute kennst, nicht funktionieren. und die Nachteile in Rot an.
Bei Annas Opa ist so ein Nachmittag voller Haus-
aufgaben bestimmt noch anders abgelaufen. HOME
ZEITERSPARNIS
Die Welt hat sich in den letzten Jahrzehnten eben OFFICE
stark gewandelt. Diese Veränderung wird auch
als „Digitalisierung“ bezeichnet.
CYBER- NEUE
Vielleicht hast du auch schon einmal gehört, dass MOBBING BERUFSFELDER
wir im digitalen Zeitalter leben. Diese Bezeichnung
kommt daher, dass heutzutage die Menschen schon
in sehr vielen Lebensbereichen von digitalen Techno- LEBENSLANGES DATEN-
logien unterstützt werden. Roboter übernehmen zum LERNEN MISSBRAUCH
Beispiel schwierige Aufgaben in der Industrie, Autos
können selbstständig einparken, viele Dinge werden
online bestellt, Armbänder berechnen den Kalorien-
HACK-
verbrauch, der Kühlschrank informiert via App über GELDERSPARNIS
ANGRIFFE
den Inhalt und der 3D-Drucker erzeugt Ersatzteile.
Alles neu?
ARBEITSPLATZEINSPARUNG
Die Digitalisierung ist nicht so neu wie man
vielleicht vermutet. Mit dem ersten programm-
gesteuerten Rechenautomaten wurde bereits in
den 1940er Jahren der digitale Weg eingeschlagen.
Dieser Vorläufer des modernen Computers war
so groß wie ein Schrank und man konnte mit ihm
addieren, subtrahieren, dividieren und multiplizieren.
Seite 1
LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
Digitale Kompetenz
In Österreich heißt es, dass alle Kinder und Jugend- ÜBERLEGE
liche nach Beendigung der Schule grundlegende
digitale Kompetenzen haben sollen. Aber was Wie hätte Annas Opa in seiner Kindheit
heißt das überhaupt? Schließlich verwendet doch ohne digitale Technologien vorgehen
fast jede/r Computer, Smartphone und Internet. können, wenn er zum Beispiel etwas über
Mozart herausfinden sollte.
Digitale Technologien anwenden zu können ist nur Überlege gemeinsam mit deinem Lernpart-
ein Teil der digitalen Kompetenz. In der Schule soll ner oder deiner Lernpartnerin.
daher auch gelehrt werden, wie man diese Techno-
logien sinnvoll und verantwortungsvoll nutzen
kann. Ebenso wichtig ist, dass Schülerinnen und
Schüler lernen, mit Inhalten aus digitalen Medien
kritisch umzugehen.
ARBEITSAUFTRAG
Durch die Digitalisierung entstehen neue Berufsbilder. Lies die Texte in den Sprechblasen und finde heraus,
welchen Beruf die Personen ausüben.
In der Industrie werden schon viele
Arbeiten von Robotern erledigt. Mein
Ich erstelle Prothesen für Patienten. Dafür Job ist es, die Roboter zu entwickeln, 2
konstruiere ich die Prothese am Computer zu programmieren und zu warten.
und drucke sie anschließend Schicht für
Schicht mit einem speziellen Drucker aus.
1
Ich entwerfe, designe und
programmiere Spiele für
Meine Aufgabe ist es, Texte für Webseiten
und Internetportale zu schreiben.
4 Tablets und Smartphones.
6 Natürlich gestalte ich die Beiträge noch,
bevor sie online gehen.
Ich sorge in meiner Firma dafür,
dass der Zugriff auf Daten und
Zu mir kommen Leute, die lernen Informationen für bestimmte
möchten, wie man Computer bedient,
5 Nutzerinnen und Nutzer und
in verschiedenen Programmen arbeitet
und das Internet nutzen kann. Dazu
Anwendungen erlaubt, einge- 3
schränkt oder verboten wird.
halte ich Kurse und Schulungen ab.
717 3D-Druck-Expertin 2 Robotiktechniker 3 Datenschutzexpertin
4 App-Designer 5 EDV-Trainer 6 Online-Redakteurin
Seite 2LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
ARBEITSAUFTRAG
Mein digitales Tagebuch
Beobachte dich einen Tag lang: Welche digitalen Geräte oder Technologien nutzt du?
Kreuze an und ergänze gegebenenfalls.
Digitale Technologie Das habe ich damit gemacht
Computer, Laptop
Internet
Smartphone Ind
ivid
uel
Tablet
Fernseher
le L
Radio ösu
ng
Spielekonsole
en
DVDs, CDs
Digitalkamera
Digitale Uhr
eBook
Was nutzt du am meisten? Warum?
Wie viel Zeit verbringst du am Tag mit digitalen Geräten?
Worauf könntest du verzichten?
Seite 3LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
ARBEITSAUFTRAG
Mein Schreibtisch der Zukunft
Hier siehst du einen klassischen Arbeitsplatz eines Schülers bzw. einer Schülerin. Überlege dir, wie so eine Lern-
umgebung in der Zukunft aussehen könnte. Wird es etwa noch Bücher und Hefte geben oder nur mehr 3D-Brillen
und Tablets? Lass deine Fantasie spielen. Du kannst auch neue digitale Technologien erfinden. Zeichne deine Ideen
in den leeren Rahmen.
Bsp.: Schreibtisch der Gegenwart
Bsp.: Schreibtisch der Zukunft
• Überlege dir zu jedem Bild eine Bildunterschrift und notiere sie auf der Linie unter dem Rahmen.
• Gibt es Dinge, die auf beiden Bildern zu finden sind? Kreise sie mit Farbstift ein.
• Welche Veränderungen sind deiner Meinung nach positiv und welche eher negativ? Begründe.
Seite 4LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
Analog oder ÜBERLEGE
doch schon digital?
Großbritannien
„In England werden an manchen Schulen die
Lehrer diskutieren über die Abschaffung
analogen Uhren durch digitale Uhren ausge- analoger Uhren
tauscht, weil die Kinder die klassische Uhr nicht Der große Zeiger auf der Zehn, der kleine
mehr lesen können“, berichtet Opa und deutet kurz vor der Drei: Offenbar können in Groß-
auf einen Zeitungsartikel. Seine Enkelin Anna britannien immer weniger Kinder damit et-
was anfangen. In einigen britischen Schulen
hebt fragend die Schultern: „Was heißt über-
gibt es deshalb nur noch digitale Uhren.
haupt analog und digital?“
Quelle: http://www.spiegel.de/lebenundlernen/schule/grossbritannien-leh-
Wenn wir Geräte oder Speichermedien als „analog“ rer-diskutieren-ueber-die-abschaffung-analoger-uhren-a-1206027.html
bezeichnen, dann meint man meist, dass es sich um
die Vorgänger der digitalen Technik handelt. So wie Was ist deine Meinung? Soll es in Schulen
auch das Beispiel mit den Schuluhren zeigt. Früher nur noch digitale Uhren geben?
waren es analoge Uhren, nun will man sie durch neue Indi
digitale Geräte austauschen. Genau genommen liegt vidu
elle
der Unterschied aber in der Art des Signales. Lösu
nge
n
Analoge Signale
Warum können viele Schülerinnen und Schüler
Die Zeiger einer analogen Uhr drehen sich ständig
digitale Uhren besser lesen als analoge?
im Kreis. Dabei machen sie keine sprunghaften Be-
wegungen, sondern zeigen auch die Zeit zwischen Indi
vidu
zwei Einheiten an. Solche stufenlosen Anzeigen elle
Lösu
kennen wir zum Beispiel auch vom analogen Ther- nge
n
mometer oder der Tachometer-Nadel im Auto. Die
Temperatur beziehungsweise die Geschwindigkeit
steigt und fällt kontinuierlich und überspringt
dabei keine Werte. Theoretisch gibt es bei analogen
Signalen unendlich viele Werte. Diese laufenden ARBEITSAUFTRAG
Veränderungen können in Diagrammen dargestellt Nenne je zwei Merkmale von digitalen und
werden. Dabei trägt man auf der x-Achse die Zeit analogen Signalen.
und auf der y-Achse den gemessenen Wert ein.
Analog – Digital
WERT
ZEIT
unendlich viele Werte endlich viele Werte
Digitale Signale stufenlose Anzeige sprunghafte Anzeige
Digitale Uhren zeigen nur ganze Stunden, Minuten
bzw. Sekunden an – es gibt keine Zwischenwerte.
Auch beim digitalen Thermometer oder beim digi-
talen Tachometer verändert sich die Anzeige nicht
kontinuierlich sondern sprunghaft.
Seite 5LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
Bei digitalen Signalen gibt es also endlich (zählbar)
viele Werte. Am Diagramm sieht die Abfolge der HAST DU GEWUSST?
Einzelwerte so aus:
Das Wort digital kommt vom lateinischen
„Digitus“, das „Finger“ bedeutet. Damit
war ursprünglich das Abzählen der Finger
WERT
gemeint und später die Zahlen und Ziffern.
ZEIT
ARBEITSAUFTRAG
Vervollständige die Steckbriefe der abgebildeten digitalen Geräte.
MP3 Player Smartphone
Das ist ein Das ist ein
Musik hören telefonieren, surfen,
Damit kann man Damit kann man
fotografieren, Musik hören
Analoges Gerät mit dieser Funktion: Analoge Geräte mit diesen Funktionen:
Schallplattenspieler Fotoapparat mit Film, Wählscheibentelefon, ...
Vor- und Nachteil: Vor- und Nachteil:
handlich, leicht, viel Speicherplatz viele Funktionen in einem Gerät
+ +
keine wesentlichen gefährliche Ablenkung z.B. Straßenverkehr,
– –
Suchtgefahr
eBook - Reader Navigationsgerät
Das ist ein Das ist ein
Bücher lesen Orte finden
Damit kann man Damit kann man
Analoges Gegenstück: Analoges Gegenstück:
Buch Straßenkarte
Vor- und Nachteil: Vor- und Nachteil:
handlich, viele Bücher in einem Gerät einfaches Finden von Orten
+ +
nicht alle Bücher gibt es auch als eBook keine Orientierung bei Ausfall
– –
Seite 6LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
Vom analogen Signal zum digitalen Signal
HAST DU GEWUSST?
Wenn du dich umsiehst, dann siehst du unendlich
Seit Anfang 2017 gibt es in Österreich nur
viele Farben. Auch wenn für unsere Sinne nicht alle
noch digitales Fernsehen. Digitales Fernsehen
Unterschiede erkennbar sind, sind es doch unend-
hat viele Vorteile, wie zum Beispiel eine bes-
lich viele Werte. Wir Menschen nehmen unsere
sere Ton- und Bildqualität. Es können auch
Umwelt also analog war.
mehr Programme über die Datenleitungen
gesendet werden.
Will man ein Foto von der Umgebung machen, um
es etwa zu speichern, zu bearbeiten oder über das
Internet zu verschicken, benötigt man ein digitales
Bild. Dieses hat allerdings nur eine endliche Anzahl
von Farbwerten. ARBEITSAUFTRAG
Hier siehst du ein Bildraster. Male alle 1er in
Grundsätzlich können alle analogen Signale in digi-
einer Farbe an und du erhältst dein eigenes
tale Werte umgewandelt werden, die mit Sensoren
Pixelbild.
erfassbar sind. Solche Sensoren sind unter anderem
in Mikrofonen, Scannern, Videokameras und Ther- 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0
mometern zu finden. 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
Die Umwandlung von analogen Werten in digitale 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0
Werte wird als Digitalisierung bezeichnet. Oft ist
1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1
mit diesem Begriff aber auch die Veränderung in der
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
Gesellschaft (der Wirtschaft, der Bildung, der Kultur,
1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1
und der Politik) gemeint, die durch die zunehmende 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1
Digitalisierung stattfindet. 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1
0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
HAST DU GEWUSST? 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0
Digitale Bilder kannst du dir wie ein Raster vor- 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0
stellen, in dem jedes Kästchen mit einer bestimmten
Farbe ausgemalt ist. Die Kästchen nennt man Pixel.
Diese sind normalerweise so klein, dass man sie
nicht erkennen kann. Je mehr Pixel ein Bild hat, Heutzutage digitalisieren wir ständig Informa-
desto genauer und schöner sieht es aus. Man sagt tion, ohne dass es uns wirklich bewusst ist.
dazu auch „Auflösung“. Bilder mit einer „hohen Bei welchen dieser Tätigkeiten werden Daten
Auflösung“ lassen sich sehr gut ausdrucken, brau- digitalisiert? Kreuze an.
chen aber auch mehr Speicherplatz.
Musik mit dem Smartphone aufnehmen
Klavier spielen
Am Computer eine E-Mail schreiben
Ein Paket mit der Post verschicken
Mit der Digitalkamera ein Foto machen
Öffne ein Foto in einem Bildbetrachtungsprogramm Eine Textseite einscannen
und zoome dich so weit wie möglich in das Bild. Fotos in ein Album kleben
Kannst du die einzelnen Pixel erkennen?
Seite 7LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
ARBEITSAUFTRAG
Um ein analoges Signal in ein digitales Signal zu verwandeln, sind verschiedene Arbeitsschritte nötig. Bringe die
Schritte der Digitalisierung einer Sprachaufnahme in die richtige Reihenfolge. Die Grafik hilft dir dabei.
Eingabe Bearbeitung
Mikrofon Computer
A/D Wandler
Abtastung Quantierung Codierung
Analoge Signale Digitale Signale
v
t 1010110110
Der sogenannte Analog/Digital Wandler (auch A/D Wandler) tastet die Spannungskurve in regel-
2
mäßigen Abständen ab (= Abtastrate).
5 Computer arbeiten mit den Binärcodes. Sie bestehen aus lediglich zwei Zeichen: aus 0 und 1.
Jeder gemessene Spannungswert wird in einen Zahlenwert umgewandelt.
3 Das nennt man Quantisierung.
Die analogen Signale werden über den Sensor des Mikrofons erfasst. Dabei tastet der Sensor
1 be stimmte Eigenschaften des Signals ab. Der Sensor erstellt aus den erfassten Werten
eine elektrische Spannungskurve.
4 Die Zahlenwerte werden in binäre Zahlenwerte übersetzt. Man bezeichnet das als Codierung.
Seite 8LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
Wie „denken“ digitale Geräte?
HAST DU GEWUSST?
„Wenn ich doch bloß so schnell wie ein Compu- Das Dezimalsystem wird auch als Zehner-
ter rechnen könnte,“ sagt Felix, „dann wäre ich system bezeichnet. Es wurde in Indien
schon längst mit den Matheaufgaben fertig!“ entwickelt und von den Arabern nach Europa
Anna stimmt zu. Sie ist zwar sehr flott beim gebracht.
Nachschlagen der Vokabeln im Wörterbuch,
aber der Computer ist ihr weit überlegen. Da Das Binärsystem (auch Dualsystem) stammt
stellt sich den beiden die Frage, wie Computer vom Mathematiker Gottfried Wilhelm Leibnitz,
überhaupt „denken“ können? der vor über 300 Jahren lebte.
Wenn du am Computer einen Text schreibst oder
ein Bild bearbeitest, dann ist das für den Computer
nichts anderes als „Rechnen mit zwei Ziffern“. Das ARBEITSAUFTRAG
Wort Computer stammt auch vom englischen Wort
„compute“ ab und bedeutet „rechnen“. Trage die Dezimalzahl 5362 in die Stellen-
Um zu verstehen, wie Computer „denken“ bzw. werttafel ein und gib die Zusammensetzung
rechnen, werfen wir zuerst einen Blick auf unser an:
gängiges Zahlensystem.
Usw. 1000er 100er 10er 1er
Unser Zahlensystem
103 102 101 100
Im Alltag rechnen wir mit dem Dezimalsystem. Wir
5 3 6 2
verwenden also die Ziffern 0 bis 9, woraus sich Zah-
len, wie etwa 9518 oder 1859 bilden lassen. Dabei
entscheidet die Stelle der Ziffer, welchen Wert sie in
der Zahl hat. Wenn wir uns die beiden Zahlen 9518 5362 = 5 1000 + 3 100 + 6 10 + 2 1
• • • •
und 1859 ansehen, findet man zwar die gleichen Zif-
fern, aber die Zahlen haben unterschiedliche Werte.
An der Stellenwerttafel kann man das gut erkennen:
Usw. 1000er 100er 10er 1er
103 102 101 100
9 5 1 8
1 8 5 9
Ganz rechts befinden sich die Einer. Zehn Einer erge-
ben einen Zehner, zehn Zehner einen Hunderter, und
so weiter. Unsere Zahlen setzen sich so zusammen:
9518 = 9 1000 + 5 100 + 1 10 + 8 1
• • • •
1859 = 1 1000 + 8 100 + 5 10 + 9 1
• • • •
Das Dezimalsystem wird fast überall auf der Welt
verwendet. Das liegt wahrscheinlich daran, dass es
im Dezimalsystem 10 Ziffern gibt und wir auch 10
Finger haben. Du hast bestimmt auch bei deinen
ersten Rechenübungen die Finger eingesetzt.
Seite 9LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
Computer kennen nur 0 und 1
Wir kommen mit diesem Dezimalsystem gut zu- ARBEITSAUFTRAG
recht. Aber wie sieht das bei Computern aus?
Computer bestehen aus elektronischen Bauteilen,
Trage die Binärzahl 10011 in die Stellenwert-
die nur zwei Zustände unterscheiden: Strom fließt tafel ein und berechne die Dezimalzahl.
oder Strom fließt nicht. Um diese beiden Zustände
darzustellen wird das binäre Zahlensystem ver- Usw. 16er 8er 4er 2er 1er
wendet. Es basiert auf zwei Ziffern: 0 und 1. 24 23 22 21 20
Die Stellenwerte im Binärsystem sind anders als im 1 0 0 1 1
Dezimalsystem. Bei jedem Schritt nach links wird der
Stellenwert 2-mal größer. Die Binärzahl 11001 sieht
in der Stellenwerttafel so aus: (10011)2 =
1 16 + 0 8 + 0 4 + 1 2 + 1 1 = 19
• • • • •
Usw. 16er 8er 4er 2er 1er
24 23 22 21 20
1 1 0 0 1
HAST DU GEWUSST?
(11001)2 = 1 16 + 1 8 + 0 4 + 0 2 + 1 1 = 25
• • • • •
Im Windows-Taschenrechner kannst du Dezi-
malzahlen in Binärzahlen umwandeln. Öffne
Die einzelnen Ziffern des Binärsystems werden dafür den „Rechner“ und schalte bei „An-
„Bits“ genannt. Das Wort leitet sich aus dem Eng- sicht“ auf „Programmierer“ um. Nun kannst
lischen binary digit (= Binärziffer) ab. Digital ge- du die Dezimalzahl eingeben. Wenn du auf
speicherte Dateien können unterschiedliche Größen der linken Seite auf „Bin“ klickst, erhältst du
haben, daher wurden entsprechende Maßeinheiten die Binärzahl.
festgelegt.
1 Byte = 8 Bits
1 Kilobyte (1kB) = 1000 Byte ARBEITSAUFTRAG
1 Megabyte (1MB) = 1000 kB
1 Gigabyte (1GB) = 1000 MB Finde heraus, wie groß folgende digitalen
1 Terabyte (1TB) = 1000 GB Daten ungefähr sind:
Dezimalzahlen in Binärzahlen umwandeln 2-seitiges Textdokument (Word):
Alle Daten, mit denen ein Computer arbeitet, ca. 15 kB
müssen in Binärzahlen umgewandelt werden. Eine
Dezimalzahl in eine Binärzahl umzuwandeln ist gar Eine Minute HD-Video (vom Smartphone):
nicht so schwer. Hier ein Beispiel mit der Zahl 23:
ca. 100 MB
23 : 2 = 11 Rest: 1 Ein Foto einer aktuellen Smartphone-Kamera:
11 : 2 = 5 Rest: 1
5:2=2 Rest: 1 ca. 4 MB
2:2=1 Rest: 0
1:2=0 Rest: 1
Der Dezimalzahl 23
entspricht die Binärzahl: 1 0 1 1 1
Seite 10LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
Wie aus 0en und 1en ein Buchstabe wird
Durch das Aneinanderreihen dieser Ziffern ent- HAST DU GEWUSST?
stehen sogenannte Datenwörter. Je nachdem wie
Der amerikanische Maler und Erfinder
viele Ziffern enthalten sind und an welcher Stelle
Samuel Morse hatte im Jahr 1838 eine tolle
sie stehen, kann der Computer daraus Buchstaben,
Idee. Er hat eine Zeichenschrift erfunden, mit
Ziffern, Sonderzeichen, Töne, Farben usw. codieren.
der man Nachrichten versenden kann, ohne
Du kannst dir das wie beim Morsealphabet Buchstaben zu benutzen.
vorstellen. Dort gibt es kurze und lange Zeichen. Morse dachte sich einen Code aus Punkten
In einer Tabelle ist genau festgelegt, welche und Strichen aus. Diese Zeichen werden vom
Kombination von langen und kurzen Zeichen Morse-Apparat in Töne umgewandelt.
welchem Buchstaben unseres Alphabets entspricht.
Computer arbeiten auch mit Codetabellen.
Welches Schriftzeichen welchen Binärcode hat, wird ARBEITSAUFTRAG
in einem sogenannten Zeichensatz festgelegt. Ein
Zeichensatz, den grundsätzlich alle Systeme lesen Aus dem ASCII-Zeichensatz hat sich eine
können, ist der ASCII-Code. In dieser Liste sind 128 Kunstrichtung entwickelt, bei der aus Buch-
Zeichen enthalten, die alle gängigen Buchstaben staben, Ziffern und Sonderzeichen Bilder
und Satzzeichen umfassen. Sonderzeichen wie etwa dargestellt werden.
das Ä oder ß sind nicht dabei.
\\ //
( ‘>LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
Was ist besser – analog oder digital?
ÜBERLEGE
Unterstreiche im Text die Vorteile von digita-
len Daten.
Überlege, welche Schattenseiten die digitalen
Daten mit sich bringen.
Die digitale Technologie bringt viele Vorteile.
Digitale Daten haben zum Beispiel einen geringen
Speicherbedarf (Komprimierung). Stell dir mal • Stromverbrauch
vor, du würdest alle digitalen Fotos von deinem
• laufend neue Formate
Smartphone oder der Digitalkamera in analogen
Fotobüchern mit dir herumschleppen. • können gehackt werden
Digitale Daten können auch maschinell ausgelesen • man braucht mehr technisches Wissen,
werden. Dadurch sind sie schneller zu durchsuchen um die Software bedienen zu können
und zu verarbeiten. Weitere Vorteile findet man in
der einfachen Weitergabe, aber auch in der simplen • Daten können einfacher missbräuchlich
Bearbeitung. verwendet werden
Meist kosten digitale Bauteile weniger als analoge. • Anschaffungskosten
Digitale Signale sind weniger störanfällig, können
ohne Qualitätsverlust kopiert und gut verschlüsselt
werden. So sind digitale Telefongespräche in der
Regel sicherer, da die Übertragung codiert wird.
Obwohl die digitale Technik viele Vorzüge bietet,
heißt das nicht, dass analoge Technik schlecht ist.
Man weiß zum Beispiel nicht, wie lange digital ge-
speicherte Informationen aufrufbar sind. Dateien
die in den 1990er Jahren auf Diskette gespeichert
worden sind, können auf modernen Computern
schon nicht mehr geöffnet werden, wenn sie nicht
rechtzeitig auf aktuelle Speichermedien kopiert
worden sind. Hingegen kann man in Museen
analoge Dokumente auf Papier, Ton und Stein
bewundern, die schon hunderte Jahre alt sind.
Manche analoge Messgeräte zeigen Werte auch viel
genauer an als digitale Geräte.
Seite 12LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
ARBEITSAUFTRAG
ASCII Codierung
Dezimal ASCII Dezimal ASCII Dezimal ASCII Das ist ein Auszug aus dem ASCII-
32 SP 64 @ 96 ` Code (American Standard Code
for Information Interchange). Sieh
33 ! 65 A 97 a
dir die Tabelle genau an und löse
34 „ 66 B 98 b folgende Aufgaben:
35 # 67 C 99 c
36 $ 68 D 100 d • Welche Buchstaben fehlen in der
37 % 69 E 101 e Tabelle? Hast du eine Erklärung,
38 & 70 F 102 f warum das so ist?
39 ‚ 71 G 103 g
Die Umlaute und das ß fehlen, da es
40 ( 72 H 104 h
41 ) 73 I 105 i sich um einen amerikanischen Code
42 * 74 J 106 j
43 + 75 K 107 k handelt. Länderspezifische Zeichen sind
44 , 76 L 108 l
im erweiterten ANSI-Code enthalten.
45 - 77 M 109 m
46 . 78 N 110 n
47 / 79 O 111 o • Schreibe deinen Vornamen als
48 0 80 P 112 p ASCII-Code. Suche dir dazu die
Buchstaben in der Tabelle und
49 1 81 Q 113 q
verwandle die Dezimalzahl in
50 2 82 R 114 r
eine Binärzahl. Wie das geht er-
51 3 83 S 115 s fährst du auf Seite 10.
52 4 84 T 116 t
53 5 85 U 117 u individuelle Lösung
54 6 86 V 118 v
z.B.
55 7 87 W 119 w
56 8 88 X 120 x A = 1000001 (65)
57 9 89 Y 121 y
58 : 90 Z 122 z N = 1001110 (78)
59 ; 91 [ 123 {
60 < 92 \ 124 | N = 1001110 (78)
61 = 93 ] 125 }
A = 1000001 (65)
62 > 94 ^ 126 ~
63 ? 95 _ 127 DEL
Seite 13LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
Viele Wege führen
ins Internet ARBEITSAUFTRAG
Öffne die Webseite www.breitbandatlas.
Jana blickt verzweifelt auf ihr Handy. „So ein info. Dort siehst du den aktuellen Stand der
Mist! Ich hab hier draußen überhaupt keine Breitbandversorgung in Österreich. Finde
Internetverbindung!“, schimpft sie. Sie wollte Antworten auf folgende Fragen:
nur schnell ein paar Fotos vom Ausflug posten.
Auch Felix ist genervt. Er möchte sich eine Folge • In welchen Bundesländern ist die Breit-
seiner Lieblingsserie anschauen und jetzt ruckelt bandversorgung am besten?
der Video-Stream ständig. An Annas Schule ist
die Internetverbindung ebenso mies. Wenn die Stand 2018: OÖ, W, NÖ, BGL
ganze Klasse etwas für ein Referat recherchiert,
dann sind alle nur mehr am Warten.
• Warum gibt es auf den weißen Flächen
Digitale Daten können zwischen verschiedenen digi- in der Karte keine Breitbandversorgung?
talen Geräten ausgetauscht werden. Dafür benötigt
man Netzwerke, wie zum Beispiel das Internet. Um Unbewohntes bzw. unzugängliches Gebiet
die Möglichkeiten des Internets gut nutzen zu kön-
nen, ist eine leistungsstarke, sichere und stabile
Verbindung erforderlich. Bei den Jugendlichen im
Einleitungstext scheiterte es genau an diesem Punkt.
• Welche maximale Bandbreite ist in deinem
Wohnort über das Festnetz oder über das
Da immer mehr Menschen für immer mehr Anwen-
Mobilfunknetz möglich?
dungen das Internet verwenden, muss sich auch die Art
der Internetanbindungen stets weiterentwickeln. Wo
anfangs nur E-Mails über das Internet hin- und herge- individuelle Lösung
schickt wurden, werden jetzt Filme online angesehen,
Zeitungen gelesen, Bankgeschäfte erledigt, Reisen ge-
bucht, es wird eingekauft und noch vieles mehr.
ÜBERLEGE
Superschnelles Internet
Immer wieder hört und liest man in den
Schnelles Internet ist für viele Leute wichtig, vor
Medien vom Breitbandausbau und vom
allem wenn sie große Datenmengen versenden oder
empfangen möchten. Zum Beispiel Krankenhäuser,
ultraschnellen Glasfasernetz. Informiere
Firmen, Schulen und Forschungszentren verlieren dich in verschiedenen Medien, worum es
durch lange Ladezeiten wertvolle Zeit. Daher wird bei den Berichterstattungen geht.
von der Politik der Ausbau des Breitband-Internets
• Was ist die Meinung der Politik?
gefördert, denn mit dieser Zugangstechnik ist eine
• Was sagen die Unternehmen?
sehr schnelle Datenübertragung möglich.
• Was wollen die Bürger?
Das Breitband-Internet kannst du dir wie eine Auto- • Welche Rolle spielen die Kosten?
bahn vorstellen. Je breiter die Autobahn ist, desto • Was sind die Ziele?
mehr Autos können zur gleichen Zeit auf einer
Strecke unterwegs sein. Umso höher also die Band- Hinweis: Bei Google kannst du nach online
breite ist, desto mehr Daten können zur gleichen Nachrichtenbeiträgen suchen, wenn du auf
Zeit übertragen werden und dadurch werden die „News“ klickst.
Ladezeiten kürzer.
Seite 14LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
Mit Kabel verbunden
Es gibt verschiedene Arten des Breitband-Internet- ÜBERLEGE
zugangs. Eine Möglichkeit ist etwa über die Kupfer-
leitungen des Telefonnetzes. Das ist grundsätzlich Vergleiche Stadt und Land. Wo spielt
sehr praktisch, da diese Leitungen bereits vorhan- die Leitungsdämpfung eher eine Rolle
den sind. Allerdings sind die Kabel aus Kupfer und und warum?
daher nur für kurze Strecken nutzbar. Aufgrund
Land ist wenig dicht bewohnt =
eines physikalischen Effektes gilt nämlich: Je länger
die Kupferleitung ist, desto weniger Daten werden lange Leitungen / lange Kabelführung
übertragen (=Leitungsdämpfung).
Diese Übertragungsart wird DSL (Digital Subscriber
Line = Digitaler Teilnehmeranschluss) genannt. Mit
DSL können bis zu 16 Mbit/s übertragen werden. ARBEITSAUFTRAG
Eine Alternative zum Kupferkabel ist das Glasfaserka- Hier sind die Knotenpunkte der Internet-
bel. Damit können über lange Strecken Informationen leitung von der Vermittlungsstelle über
fast verlustfrei und ohne Störung übertragen werden. den Verteilerkasten bis zum Haus bzw. zur
Wohnung abgebildet.
Wenn die Glasfaserkabel von der Vermittlungsstelle
bis zum Verteilerkasten gehen, und nur noch das Ziehe die Verbindungskabeln bei den einzel-
letzte Stück zum Haus über das Kupferkabel führt, nen Verbindungsarten farbig nach. Die
spricht man von FTTC. Das bedeutet Fiber To The notwendigen Infos kannst du im Infotext
Curb und heißt auf Deutsch „Glasfaser bis zum nachlesen.
Randstein“. Mit FTTC ist eine Datenübertragung von
bis zu 50 Mbit/s möglich. Kupferleitung = Rot
Glasfaserkabel = Blau
FTTH (Fiber To The Home) ist eine Verbindungs-
art bei der das Glasfaserkabel durchgängig bis ins DSL
Haus bzw. in die Wohnung führt. Das ermöglicht
eine Datenrate von bis zu 1 000 Mbit/s. Der Ausbau
dieses Netzes ist jedoch auch sehr teuer. Schließlich
Vermittlungsstelle
müssen die Glasfaserkabel zu den einzelnen Haus-
halten neu verlegt werden.
FTTC
HAST DU GEWUSST?
Glasfaserkabeln werden für die Leitung von Licht Verteilerkasten
genutzt. Sie werden deshalb auch Lichtwellenleiter
genannt. In dem Kabel sind dünne Fäden die aus FTTH
Quarzglas oder aus Kunststoff bestehen. Durch diese
Leitungen werden sehr kurze Lichtimpulse geschickt
und so können Daten übertragen werden. Haus/Wohnung
Seite 15LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
Von überall aus online
Ob in der Eisdiele, im Park oder auf dem Weg zum ARBEITSAUFTRAG
Sportverein – für Felix ist es wichtig, mit seinem
Smartphone auch unterwegs online zu sein. Dabei Sie dir das Balkendiagramm an und beant-
werden die digitalen Daten mittels Funk übertragen. worte folgende Fragen:
Mobilfunkstandards sind Technologien, die genau
diese Funkübertragung ermöglichen. Vielleicht • Wie hat sich die Internetnutzung im an-
hast du am Display des Smartphones schon einmal gegebenen Zeitraum verändert?
2G, 3G oder LTE gelesen. Das sind Abkürzungen
der verschiedenen Mobilfunkstandards. Immer mehr Menschen verwenden das Inter-
Alle paar Jahre gibt es eine neue technische Gene- net.
ration von Mobilfunkstandards, welche die mobile
Datenübertragung noch schneller macht. Beim
Mobilfunkstandard 2G ist die Datenübertragung
relativ langsam. Mit einer maximalen Downloadrate
von 54 kBit pro Sekunde kann man zum Beispiel gut
chatten, das Laden von Webseiten dauert dagegen
• Was könnten Gründe für die veränderte
schon etwas länger.
Nutzung sein?
Die aktuell verbreitetste Generation 4G (auch LTE) ist
schon wesentlich schneller. Hier sind theoretisch bis Die Technik hat sich weiterentwickelt. Das
zu 500 Mbit/s im Download möglich. Da kann man
ohne Verzögerung Videos anschauen und selbst der Internet wird beruflich und privat mehr ge-
Download von großen Dateien ist kein Problem.
nutzt.
Welchen Mobilfunkstandard ein Smartphone nutzt
und welche maximale Datenrate erreicht wird, hängt
von unterschiedlichen Faktoren ab: Netzbetreiber,
Handymodell, Signalstärke, Anzahl der Nutzerinnen • Wie wird es deiner Meinung nach in Zu-
und Nutzer in einer Funkzelle usw. kunft aussehen?
Die Nutzung wird noch weiter ansteigen.
HAST DU GEWUSST?
In diesem Diagramm siehst du, wie viele Erwachsene
das Internet privat genutzt haben.
• Wie schätzt du die Internetnutzung bei
Jugendlichen ein?
Individuelle Lösung
Quelle:
STATISTIK AUSTRIA,
Europäische
Erhebungen über
den IKT-Einsatz in
Haushalten 2002
bis 2017. Erstellt am
18.10.2017.
Seite 16LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
Die nächste Generation
Obwohl noch nicht alle Möglichkeiten des 4G-Netzes HAST DU GEWUSST?
ausgeschöpft sind, wird bereits an der nächsten
Mit Datenübertragungsrate ist die Daten-
Generation von Mobilfunkstandards gearbeitet –
menge gemeint, die innerhalb einer bestimm-
dem 5G. So will man für die Anforderungen und
ten Zeitspanne übertragen werden kann.
Entwicklungen der Zukunft gerüstet sein. Bereiche,
Sie wird üblicherweise in Bits pro Sekunde
an die man dabei denkt, sind etwa das selbstständige
angegeben.
Fahren von Autos, die weltweite Vernetzung von
Maschinen in der Industrie, aber auch Fernoperationen
(z.B. eine Ärztin operiert in Österreich mittels
Joysticks und einem Roboter einen Patienten
in einem anderen Land).
Das 5G-Netz soll natürlich eine noch höhere Daten-
übertragungsrate haben und zudem einen geringeren
Energieverbrauch. Was das neue Mobilfunknetz dann
aber letztendlich wirklich kann, werden wir erst sehen.
ARBEITSAUFTRAG
Auf dem Bild siehst du, wie die Übertragung über das Mobilfunknetz abläuft. Bringe die Beschreibungen in die
richtige Reihenfolge und ergänze die fehlenden Begriffe in der Grafik.
Die Vermittlungsstelle sendet die Nachricht Über Funk oder über Kabel werden die emp-
3 an die Mobilfunkantenne der Funkzelle, in 2 fangenen Daten an eine Vermittlungsstelle
der sich das Empfänger-Handy befindet. geleitet.
Ein Funksignal wird als elektromagnetische Ein Funksignal wird als elektromagnetische
1 Welle vom Sender-Handy an eine Mobil-
4 Welle an das Empfänger-Handy gesendet.
funkantenne gesendet.
Richtfunk/ Vermittlungsstelle Richtfunk/
Kabelverbindung Kabelverbindung
Mobilfunkantenne
Sender-Handy Empfänger-Handy
Funkzelle
Begriffe: Sender-Handy / Empfänger-Handy / Funkzelle / Mobilfunkantenne / Richtfunk oder Kabelverbindung / Vermittlungsstelle
Seite 17LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
Digitalisierung unter Strom
HAST DU GEWUSST?
Felix ist bei Anna zu Besuch. Sie sitzen in An- Allgemein handelt es sich bei Smart Meter
nas Zimmer und hören Musik. Plötzlich kommt um intelligente Energiezähler. Dabei wird
Mama herein und ruft: „Anna, kannst du bitte nicht unterschieden, ob es ein Strom-,
die Waschmaschine und den Trockner einschal- Wärme- oder Wasserzähler ist. Meist ist mit
ten?“ Felix ist erstaunt. „Warum gerade jetzt?“, der Bezeichnung aber der schlaue, digitale
möchte er wissen. Anna lacht. „Jetzt ist die bes- Stromzähler gemeint.
te Zeit dafür!“ Felix staunt immer noch. „Weil
der Strom jetzt am billigsten ist!“, sagt Mama.
Smart Meter
HAST DU GEWUSST?
Dass der Strom gerade billig ist, kann Annas Mutter
am Smart Meter ablesen. Smart Meter sind digitale Laut einer EU-Verordnung sollen bis 2020
Stromzähler. Die schlauen Geräte können Daten, 80 % der Haushalte mit Smart Metern
wie etwa Stromtarife, empfangen. So ist es möglich, ausgestattet sein. In Österreich wurde
dass Stromanbieter die Preise senken, wenn gerade beschlossen, dass bis 2022 sogar 95 % der
mehr Strom produziert als verbraucht wird. Das Haushalte einen Smart Meter haben sollen.
nutzt auch Annas Familie. Bisher wurden mechanische Stromzähler,
sogenannte Ferraris-Zähler, genutzt.
Natürlich ist die Hauptaufgabe des Smart Meters,
den Stromverbrauch zu messen. Aber auch da
gibt es Möglichkeiten zum Sparen. Smart Meter spei-
chern die gemessenen Werte und senden die Daten HAST DU GEWUSST?
täglich an den Netzbetreiber. Über ein online Portal
Smart kommt aus dem Englischen und
oder eine App sehen die Verbraucherinnen und Ver-
bedeutet so viel wie clever, intelligent oder
braucher ihren Stromverbrauch. Dabei können zum
schlau. Ein Smartphone heißt zum Beispiel
Beispiel Stromfresser im Haushalt aufgespürt werden.
so, weil es schlauer ist, als herkömmliche
Telefone – also viele zusätzliche Funktionen hat.
Haushalte mit eigener Photovoltaik-Anlage erhalten
mit dem Smart Meter in Echtzeit Informationen über
die Stromerzeugung.
Smart Grid
Eine stabile Stromversorgung ist in unserem digitalen
Zeitalter besonders wichtig. Schließlich können
wir ohne Energie keine digitalen Geräte und Anwen-
dungen nutzen. Aber auch andere strombetriebene
Dinge wie Heizung, Kühlschrank, Lampen und Herd
sind für uns kaum wegzudenken. Laufend kommen
neue Geräte und Maschinen dazu, die unseren
Stromverbrauch steigen lassen.
Um eine einwandfreie Energiebereitstellung in Zu-
kunft gewährleisten zu können, muss das Stromnetz
mit der Zeit gehen. Es wird digital zum sogenannten
Smart Grid umgerüstet – zum schlauen Energienetz.
Seite 18LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
ARBEITSAUFTRAG
Smart Meter
Setze die fehlenden Begriffe ein und erkläre anhand der Grafik deiner Lernpartnerin oder deinem Lernpartner
die Funktionen des Smart Meters.
Kann sich über Stellt die Verbrauchsdaten
den Stromverbrauch Kunden-Portal am Folgetag bereit.
online informieren.
Kann die Schickt die
gemessenen
SMART METER
Daten 1x täglich
Werte ablesen. weiter.
Kunde / Kundin Netzbetreiber
Smart Meter
Misst und speichert
den Energieverbrauch.
Stromverbraucher
Begriffe: Netzbetreiber / Smart Meter / Stromverbraucher / Kunde bzw. Kundin / Kundenportal
Seite 19LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
Das klassische Stromnetz ist wie eine Einbahnstraße.
Für die Energiegewinnung sind allein große Produzen-
ten, wie etwa Wasserkraftwerke oder Wärmekraftwer-
ke zuständig. Über das Leitungsnetz gelangt der Strom
dann zu den Verbraucherinnen und Verbrauchern.
Damit immer genügend Strom vorhanden ist, geben
die Netzbetreiber den großen Kraftwerken vor, wer
wann wie viel Strom produzieren soll. Man nennt das
auch zentralstrukturiertes Verteilnetz (Abb 1).
Diese Einbahnstraße gibt es aber nicht mehr, denn
heute werden immer mehr Haushalte selbst zu Pro-
duzenten von erneuerbarer Energie. Bestimmt hast
du schon einmal Photovoltaikanlagen auf Dächern
von Einfamilienhäusern oder kleine Windkraftanlagen
gesehen. Die Familien nutzen die erzeugte Energie
Abb 1
ihrer Kleinanlagen nicht nur für sich, sondern speisen
sie auch für die Allgemeinheit ins Stromnetz ein. Das
bezeichnet man als dezentrales Stromnetz (Abb 2).
Wie viel Strom erzeugt wird, ist natürlich vom Wetter
abhängig. Bei Sonne und Wind können die Anlagen ARBEITSAUFTRAG
mehr Strom produzieren als bei Schneefall und Wind-
stille. Genauso unterschiedlich ist der Stromverbrauch Unter Erneuerbarer Energie versteht man
zu den verschiedenen Tageszeiten. Am Abend, wenn Energieträger/-quellen, die sich ständig er-
alle Familienmitglieder zu Hause sind, wird mehr neuern oder nachwachsen können. Sie gelten
Strom verbraucht als am Vormittag, wenn die Eltern daher als besonders umweltfreundlich und
arbeiten und die Kinder in der Schule lernen. als Energie der Zukunft. Im Gegensatz dazu
stehen die fossilen Rohstoffe, deren Vorräte
Die Netzbetreiber stehen somit vor neuen Heraus- nur begrenzt sind.
forderungen. Sie müssen die unterschiedlich große
Stromzufuhr und den wechselnden Strombedarf in Kreuze an welche Energieträger erneuerbar
Einklang bringen, damit das Stromnetz stabil bleibt. oder nicht erneuerbar sind:
Dazu brauchen sie aber Kontrolle über die Kleinanlagen.
Das Smart Grid soll genau das ermöglichen: Die Netzbe- Energieträger erneuerbar nicht erneuerbar
treiber können die eingespeisten Strommengen über-
Kohle
wachen und schnell auf Änderungen reagieren. Dabei
helfen Sensoren, wie zum Beispiel der Smart Meter. Wind
Erdgas
Biomasse
Wasser
Erdöl
Sonne
Uran
Abb 2
Seite 20LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
ARBEITSAUFTRAG
Smart Grid
In einem Smart Grid sind Stromerzeuger, Stromverbraucher und Stromspeicher so miteinander verbunden, dass
sie von einer Steuerzentrale aus gesteuert und aufeinander abgestimmt werden können.
Ergänze die fehlenden Begriffe in der Grafik.
Zeichne bei den Verbindungen zur Steuerzentrale farbige Pfeilspitzen ein.
• Blau: entnehmen Strom aus dem Netz
• Rot: speisen den Strom in das Netz
Elektroauto
Windkraftanlage
Kraftwerk
Photovoltaikanlage
Steuerzentrale
Smart Home Stromspeicher
Begriffe: Windkraftanlage / Photovoltaikanlage / Stromspeicher / Steuerzentrale / Smart Home / Kraftwerk / Elektroauto
Seite 21LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
Smart Home
ARBEITSAUFTRAG
Nach einem langen Schultag ist Anna nun end-
lich auf dem Heimweg. Ihr Navi zeigt an, dass sie Welche Sensoren und Aktoren kommen in
noch 35 Minuten unterwegs ist. Über eine Han- folgenden Abläufen im Smart Home zum
dy-App aktiviert Anna schon die Heizung, damit Einsatz?
es angenehm warm ist, wenn sie nach Hause
kommt. Auch den Wasserkocher programmiert Die Rollläden fahren hoch, wenn die Sonne
sie noch schnell von unterwegs aus. Schließlich aufgeht.
will Anna gleich einen Tee trinken. Dann be-
kommt sie eine Meldung aufs Smartphone, dass Sensor: Lichtsensor
ihr Freund Felix am Nachmittag schon zweimal vor
der Tür stand und vergeblich klingelte. Ach ja, und Aktor: Rollladenmotor
hätte Anna nicht auch noch Staubsaugen sollen?
Wie gut dass sie über das Handy den Staubsau- Die Lieblingsmusik ertönt beim Betreten des
ger-Roboter einschalten kann. Zimmers.
Das klingt wie Zukunftsmusik? Vieles davon ist aber Sensor: Bewegungsmelder
schon jetzt möglich. Im sogenannten Smart Home
lassen sich Dinge wie Licht, Rollläden, Heizung, TV Aktor: Musikanlage
usw. mit einem Fingertipp steuern. Dazu sind im Haus
verschiedene Sensoren verbaut, die Zustände und Im Garten wird bei Trockenheit bewässert.
Veränderungen messen. Das kann zum Beispiel Tem-
peratur, Lautstärke, Licht, Bewegung, Wind, Regen, Sensor: Feuchtsensor
Rauch, Wasser oder ein Fensterkontakt sein. Dann
Aktor: Wasserventil
gibt es die Aktoren, die eine Bewegung aktiv ausfüh-
ren. Dazu gehören Licht einschalten, Rollladen hoch-
Heizkörper schalten sich aus, wenn ein Fens-
fahren, Heizung zurückdrehen, Türe öffnen usw.
ter geöffnet wird.
Mit Funk oder über Kabel sind die Sensoren und
Sensor: Fensterkontakt
Aktoren mit der Steuerzentrale digital vernetzt. Über
ein Smartphone oder ein Tablet können so unter
Aktor: Heizungsventil
anderem Lampen, die Musikanlage, die Waschmaschi-
ne und die Alarmanlage ferngesteuert und kontrolliert
werden. Dabei ist es egal, ob man sich in einem Zim-
mer, im Garten oder in einem anderen Land befindet.
Nur eine Internetverbindung ist nötig. HAST DU GEWUSST?
Ein Smart Home ist ganz schön praktisch. Es
Es ist ebenso möglich, dass die Geräte im Smart Home kann aber auch Risiken mit sich bringen. So
automatisch gesteuert werden. Wenn etwa der Tem- gibt es Bedenken, weil sich technisch begab-
peratursensor draußen große Hitze feststellt, schließen te Personen „einhacken“ könnten, um zum
sich die Jalousien automatisch. Oder wenn sich jemand Beispiel die Alarmanlage auszuschalten.
unbefugt an den Türen zu schaffen macht, erhält man
eine Benachrichtigung auf das Handy geschickt.
Bequemlichkeit, Sicherheit und Energie sparen sind
drei wesentliche Punkte, die im Smart Home ange-
strebt werden.
Seite 22LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
ARBEITSAUFTRAG
Hier siehst du ein Smart Home.
Überlege dir, welche schlauen Funktionen in den Zimmern eingebaut werden können!
8 7
6 4
3
5 1
2
3
Die Waschmaschine schaltet sich ein, Das Elektroauto wird geladen, wenn die
1 2
wenn der Strom am billigsten ist. Photovoltaikanlage viel Strom erzeugt.
Der Kühlschrank meldet sich, wenn die Die Balkonpflanzen werden bei Trocken-
3 4
Milch aus ist. heit automatisch bewässert.
Die Beleuchtung schaltet sich ab, wenn Das Einlassen des Badewassers kann
5 6
man sich ins Bett legt. über eine App gestartet werden.
Wenn sich jemand unerlaubt aus der Über den Smart Meter kann festgestellt
7 Süßigkeitenlade bedient, bekommt man 8 werden, ob die Klimaanlage ein Strom-
einen SMS-Hinweis geschickt. fresser ist.
Seite 23LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT Schulunterlagen Sek. 1
ARBEITSAUFTRAG
Annas Smart Home – Fragen zum Film
• Womit können die Geräte im Smart Home gesteuert werden?
Mit einem Smartphone, einem Tablet oder einem Computer mit Internetverbindung.
• Wie heißt das schlaue Gerät, mit dem man den Stromverbrauch ablesen kann?
Smart Meter
• Welche Vorteile hat ein Smart Home?
Energie sparen, Sicherheit, Komfort
• Was bedeutet Smart Grid?
schlaues Energienetz
• Wie unterscheidet sich das klassische Stromnetz vom Stromnetz der Zukunft?
Von der Einbahnstraße zum Stomnetz mit Gegenverkehr
• Kannst du dir vorstellen, in einem solchen Haus zu leben?
Individuelle Lösung
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