Lehrerbegleitheft Sekundarstufe 1
Vorwort Energie AG
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
In der Lebenswelt der Jugendlichen sind digitale Technologien nicht mehr wegzudenken. Dabei spielen vor allem die Pflege sozialer Kontakte und der Zeitvertreib eine herausragende Rolle. Die neuen Technologien machen aber nicht nur Spaß, sie sind auch mit großen Chancen in Bereichen wie Wirtschaft, Bildung, Gesundheit, Mobilität, Kom- munikation und Alltagsorganisation verbunden. Der rasche Fortschritt der Digitalisierung bringt jedoch auch laufend neue Herausforderungen. Da- her ist es wichtig, dass in der Schule nicht bloß mit digitalen Medien gelernt wird, sondern auch über die digitalen Technologien. Nur so können zentrale Kompetenzen gefördert werden, welche die Schü- lerinnen und Schüler auf zukünftige Entwicklungen vorbereiten.
Unterrichtsbezug der Schulunterlagen
Eine digitale Grundbildung ist neben Infrastruk- tur, IT-Ausstattung, digitalen Lerntools und digital kompetenten Pädagoginnen und Pädagogen ein wichtiger Grundpfeiler der Digitalisierungsstrategie „Schule 4.0 – jetzt wird´s digital“ des Bundesminis- teriums für Bildung, Wissenschaft und Forschung. Es geht dabei um ein breites Portfolio an Kompe- tenzen: Medienkompetenz, kritischer Umgang mit Informationen und Daten, Sicherheit im Netz sowie Wissen über Technik, Coding und Problemlösung.
In der gesamten Schullaufbahn sollen digitale Kompetenzen gestärkt werden. Das Motto „Kein Kind ohne digitale Kompetenzen“ ist das erklärte Ziel dieser Strategie. Dabei stehen in der Sekun- darstufe 1 informatische Grundkenntnisse sowie der sichere Umgang mit Standardprogrammen im Vordergrund. Der zweite Schwerpunkt ist der kri- tische Umgang mit sozialen Netzwerken, Informa- tionen und Medien. Mit der verbindlichen Übung „Digitale Grundbildung“ wurde für die fünfte bis achte Schulstufe die entsprechende Grundlage mit eigenem Lehrplan eingeführt.
Im Kompetenzmodell digi.komp 8 wurde ein Refe- renzrahmen erarbeitet. Darin ist festgelegt, welche digitalen Kompetenzen die Schülerinnen und Schü- ler am Ende der Sekundarstufe 1 haben sollen.
In den Lehrplänen der einzelnen Fachgegenstände finden sich ebenso Verknüpfungen zur Digitali- sierung. Im Unterricht von Geographie und Wirt- schaftskunde können etwa neue Entwicklungen in der Arbeits- und Berufswelt, die digitale Infra- struktur (z.B. Breitbandausbau in den zentralen und peripheren Gebieten) und der verantwor- tungsvolle Umgang mit Energie (z.B. Smart Grid, Smart Home,…) zum Thema gemacht werden. Im Lernbereich Physik werden unter anderem Kennt- nisse über moderne Technologien vertieft (z.B. Wie „denkt“ ein Computer? Unterschied zwischen ana- logen und digitalen Signalen) sowie Transportwege elektrischer Energie (z.B. Smart Meter, Smart Grid) und Energiesparmaßnahmen (z.B. Smart Home) kennengelernt. Geschichte und Politische Bildung umfasst u.a. das Herausarbeiten der Entwicklung zur Mediengesellschaft und das Analysieren der Auswirkungen des technischen Fortschritts auf die eigene Lebenswelt (z.B. digitales Tagebuch).
Aufbau der Schulunterlagen
Mit den Schulunterlagen „Leben und Lernen in einer digitalen Welt“ sollen Grundsteine für die Thematik „Digitalisierung“ gelegt werden. Dabei wurde be- sonderes Augenmerk darauf gerichtet, die Schülerin- nen und Schüler von Alltagssituationen ausgehend für die Inhalte zu motivieren, um dann einen Bezug zum Lehrstoff herzustellen. So wird im Einführungs- film „Die Loomis“ ein kurzer Einblick in die Materie gegeben und zugleich Anna und ihre Familie vorge- stellt. Gemeinsam mit ihren Freunden Felix und Jana schafft sie auch in den Schulunterlagen Ausgangs- punkte für konkrete Inhalte, Erklärungen, Arbeitsauf- träge, Onlineübungen und Anstöße zum Weiter- denken. Damit möchten wir sowohl Schülerinnen und Schüler als auch Lehrkräften die Möglichkeit bie- ten, Einblick in dieses spannende Thema zu erhalten und für sich selbst zu überlegen, was Digitalisierung im eigenen Lebensumfeld bedeutet.
Leitgedanken zu den Materialien
LINK ZUM FILM
Wie denken digitale Geräte? (Lückentext) https://learningapps.org/watch?v=pchqt1knk18 zu Seite 9-12 „Wie denken digitale Geräte?
Smart Grid und Smart Meter (Multiple Choice) https://learningapps.org/watch?v=pkhyda57218 zu Seite 18-21 „Digitalisierung unter Strom“
Analog oder doch schon digital? (Kreuzworträtsel) https://learningapps.org/watch?v=p7jty9yo518 zu Seite 5-8 „Analog oder doch schon digital?“
Schlaues Zuhause (Paare suchen) https://learningapps.org/watch?v=p588r43w318 zu Seite 22 „Smart Home“
Analog oder doch schon digital? (Multiple Choice) https://learningapps.org/watch?v=pkqjqbf1j18 zu Seite 5-8 „Analog, oder doch schon digital?“
Vor- und Nachteile digitaler Daten (Zuordnungsübung) https://learningapps.org/watch?v=p89gfttm318 zu Seite 12 „Was ist besser – analog oder digital?“
Viele Wege führen ins Internet (Kreuzworträtsel) https://learningapps.org/watch?v=p5kmgb6ik18 zu Seite 14-17 „Viele Wege führen ins Internet“
Smart Meter (Bild-Wort Zuordnung) https://learningapps.org/watch?v=pjoqnvnf518 zu Seite 18 „Smart Meter“
Elemente des Smart Home (Zuordnung) https://learningapps.org/watch?v=pk93od3j318 zu Seite 22 „Smart Home“
Schulunterlagen Sek. 1LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT
Inhaltsverzeichnis
Alles neu? ................................................................ 1
Digitale Kompetenz .................................................. 2
Analoge Signale ........................................................ 5
Digitale Signale ........................................................ 5
Wie „denken“ digitale Geräte .................................. 9
Unser Zahlensystem ................................................. 9
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
Die nächste Generation ......................................... 17
Digitalisierung unter Strom ..................................... 18
Impressum ................................................................. 26
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Die Digitalisierung macht es möglich
Anna macht Hausübung. Über WLAN öffnet sie die Lernplattform ihrer Klasse und übt die Mathe Beispiele. Dann schreibt sie am Laptop den Auf- satz für den Deutsch-Unterricht, fügt ein Foto von ihrem Handy dazu und schickt das Dokument per E-Mail an den Lehrer. Doch was war noch einmal für den Werkunterricht morgen mitzu- bringen? Schnell schreibt Anna eine Nachricht in der Klassengruppe im Messenger und kurz darauf hat sie schon die Antwort.
Wenn Anna etwas für die Schule zu tun hat, dann benutzt sie ganz schön viele digitale Technologien. Vielleicht merkst du es nicht, aber digitale Techno- logien begleiten uns alle fast überall. Ohne diese Entwicklungen würde das Leben in Österreich, so wie du es heute kennst, nicht funktionieren.
Bei Annas Opa ist so ein Nachmittag voller Haus- aufgaben bestimmt noch anders abgelaufen. Die Welt hat sich in den letzten Jahrzehnten eben stark gewandelt. Diese Veränderung wird auch als „Digitalisierung“ bezeichnet.
Vielleicht hast du auch schon einmal gehört, dass wir im digitalen Zeitalter leben. Diese Bezeichnung kommt daher, dass heutzutage die Menschen schon in sehr vielen Lebensbereichen von digitalen Techno- logien unterstützt werden. Roboter übernehmen zum Beispiel schwierige Aufgaben in der Industrie, Autos können selbstständig einparken, viele Dinge werden online bestellt, Armbänder berechnen den Kalorien- verbrauch, der Kühlschrank informiert via App über den Inhalt und der 3D-Drucker erzeugt Ersatzteile.
Alles neu?
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.
Zu digitalen Technologien zählen:
HAST DU GEWUSST?
Die Digitalisierung bringt Chancen, aber auch Risiken mit sich. Male die Vorteile in Grün und die Nachteile in Rot an.
ARBEITSAUFTRAG
GELDERSPARNIS
ZEITERSPARNIS
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Durch die Digitalisierung entstehen neue Berufsbilder. Lies die Texte in den Sprechblasen und finde heraus, welchen Beruf die Personen ausüben.
ARBEITSAUFTRAG
Digitale Kompetenz
In Österreich heißt es, dass alle Kinder und Jugend- liche nach Beendigung der Schule grundlegende digitale Kompetenzen haben sollen. Aber was heißt das überhaupt? Schließlich verwendet doch fast jede/r Computer, Smartphone und Internet.
Digitale Technologien anwenden zu können ist nur ein Teil der digitalen Kompetenz. In der Schule soll 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.
3D-Druck-Expertin Robotiktechniker Datenschutzexpertin
App-Designer EDV-Trainer Online-Redakteurin
Ich erstelle Prothesen für Patienten. Dafür konstruiere ich die Prothese am Computer und drucke sie anschließend Schicht für Schicht mit einem speziellen Drucker aus.
In der Industrie werden schon viele Arbeiten von Robotern erledigt. Mein Job ist es, die Roboter zu entwickeln, zu programmieren und zu warten.
Ich entwerfe, designe und programmiere Spiele für
Tablets und Smartphones.
Zu mir kommen Leute, die lernen möchten, wie man Computer bedient, in verschiedenen Programmen arbeitet und das Internet nutzen kann. Dazu halte ich Kurse und Schulungen ab.
Ich sorge in meiner Firma dafür, dass der Zugriff auf Daten und Informationen für bestimmte Nutzerinnen und Nutzer und Anwendungen erlaubt, einge- schränkt oder verboten wird.
Meine Aufgabe ist es, Texte für Webseiten und Internetportale zu schreiben.
Natürlich gestalte ich die Beiträge noch, bevor sie online gehen.
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Wie hätte Annas Opa in seiner Kindheit ohne digitale Technologien vorgehen können, wenn er zum Beispiel etwas über Mozart herausfinden sollte. Überlege gemeinsam mit deinem Lernpart- ner oder deiner Lernpartnerin.
ÜBERLEGE
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Computer, Laptop
Mein digitales Tagebuch
Beobachte dich einen Tag lang: Welche digitalen Geräte oder Technologien nutzt du? Kreuze an und ergänze gegebenenfalls.
Was nutzt du am meisten? Warum?
Wie viel Zeit verbringst du am Tag mit digitalen Geräten?
Worauf könntest du verzichten?
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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.
• 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.
ARBEITSAUFTRAG
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Analog oder doch schon digital?
„In England werden an manchen Schulen die analogen Uhren durch digitale Uhren ausge- tauscht, weil die Kinder die klassische Uhr nicht mehr lesen können“, berichtet Opa und deutet auf einen Zeitungsartikel. Seine Enkelin Anna hebt fragend die Schultern: „Was heißt über- haupt analog und digital?“
Wenn wir Geräte oder Speichermedien als „analog“ bezeichnen, dann meint man meist, dass es sich um die Vorgänger der digitalen Technik handelt. So wie auch das Beispiel mit den Schuluhren zeigt. Früher waren es analoge Uhren, nun will man sie durch neue digitale Geräte austauschen. Genau genommen liegt der Unterschied aber in der Art des Signales.
Analoge Signale
Die Zeiger einer analogen Uhr drehen sich ständig im Kreis. Dabei machen sie keine sprunghaften Be- wegungen, sondern zeigen auch die Zeit zwischen zwei Einheiten an. Solche stufenlosen Anzeigen kennen wir zum Beispiel auch vom analogen Ther- 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 Veränderungen können in Diagrammen dargestellt werden. Dabei trägt man auf der x-Achse die Zeit und auf der y-Achse den gemessenen Wert ein.
Digitale Signale
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.
ZEIT
Was ist deine Meinung? Soll es in Schulen nur noch digitale Uhren geben?
Warum können viele Schülerinnen und Schüler digitale Uhren besser lesen als analoge?
ÜBERLEGE
Großbritannien
Lehrer diskutieren über die Abschaffung analoger Uhren
Der große Zeiger auf der Zehn, der kleine kurz vor der Drei: Offenbar können in Groß- britannien immer weniger Kinder damit et- was anfangen. In einigen britischen Schulen gibt es deshalb nur noch digitale Uhren.
Quelle: http://www.spiegel.de/lebenundlernen/schule/grossbritannien-leh- rer-diskutieren-ueber-die-abschaffung-analoger-uhren-a-1206027.html
Analog – Digital
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Bei digitalen Signalen gibt es also endlich (zählbar) viele Werte. Am Diagramm sieht die Abfolge der Einzelwerte so aus:
Das Wort digital kommt vom lateinischen „Digitus“, das „Finger“ bedeutet. Damit war ursprünglich das Abzählen der Finger gemeint und später die Zahlen und Ziffern.
HAST DU GEWUSST?
Das ist ein
Damit kann man
Vor- und Nachteil:
Vor- und Nachteil:
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ZEIT
Fotoapparat mit Film, Wählscheibentelefon, ...
Navigationsgerät
nicht alle Bücher gibt es auch als eBook
Schulunterlagen Sek. 1LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT
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Vom analogen Signal zum digitalen Signal
Wenn du dich umsiehst, dann siehst du unendlich viele Farben. Auch wenn für unsere Sinne nicht alle Unterschiede erkennbar sind, sind es doch unend- lich viele Werte. Wir Menschen nehmen unsere Umwelt also analog war.
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.
Grundsätzlich können alle analogen Signale in digi- tale Werte umgewandelt werden, die mit Sensoren erfassbar sind. Solche Sensoren sind unter anderem in Mikrofonen, Scannern, Videokameras und Ther- mometern zu finden.
Die Umwandlung von analogen Werten in digitale Werte wird als Digitalisierung bezeichnet. Oft ist mit diesem Begriff aber auch die Veränderung in der Gesellschaft (der Wirtschaft, der Bildung, der Kultur, und der Politik) gemeint, die durch die zunehmende Digitalisierung stattfindet.
Heutzutage digitalisieren wir ständig Informa- tion, ohne dass es uns wirklich bewusst ist. Bei welchen dieser Tätigkeiten werden Daten digitalisiert? Kreuze an.
Musik mit dem Smartphone aufnehmen
Klavier spielen
Ein Paket mit der Post verschicken
Mit der Digitalkamera ein Foto machen
Eine Textseite einscannen
Fotos in ein Album kleben
Hier siehst du ein Bildraster. Male alle 1er in einer Farbe an und du erhältst dein eigenes Pixelbild.
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Seit Anfang 2017 gibt es in Österreich nur noch digitales Fernsehen. Digitales Fernsehen hat viele Vorteile, wie zum Beispiel eine bes- sere Ton- und Bildqualität. Es können auch mehr Programme über die Datenleitungen gesendet werden.
HAST DU GEWUSST?
Digitale Bilder kannst du dir wie ein Raster vor- 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, desto genauer und schöner sieht es aus. Man sagt dazu auch „Auflösung“. Bilder mit einer „hohen Auflösung“ lassen sich sehr gut ausdrucken, brau- chen aber auch mehr Speicherplatz.
Öffne ein Foto in einem Bildbetrachtungsprogramm und zoome dich so weit wie möglich in das Bild. Kannst du die einzelnen Pixel erkennen?
HAST DU GEWUSST?
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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.
Der sogenannte Analog/Digital Wandler (auch A/D Wandler) tastet die Spannungskurve in regel- mäßigen Abständen ab (= Abtastrate).
Computer arbeiten mit den Binärcodes. Sie bestehen aus lediglich zwei Zeichen: aus 0 und 1.
Jeder gemessene Spannungswert wird in einen Zahlenwert umgewandelt. Das nennt man Quantisierung.
Die analogen Signale werden über den Sensor des Mikrofons erfasst. Dabei tastet der Sensor be stimmte Eigenschaften des Signals ab. Der Sensor erstellt aus den erfassten Werten eine elektrische Spannungskurve.
Die Zahlenwerte werden in binäre Zahlenwerte übersetzt. Man bezeichnet das als Codierung.
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Wie „denken“ digitale Geräte?
„Wenn ich doch bloß so schnell wie ein Compu- ter rechnen könnte,“ sagt Felix, „dann wäre ich schon längst mit den Matheaufgaben fertig!“ Anna stimmt zu. Sie ist zwar sehr flott beim Nachschlagen der Vokabeln im Wörterbuch, aber der Computer ist ihr weit überlegen. Da stellt sich den beiden die Frage, wie Computer überhaupt „denken“ können?
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 Wort Computer stammt auch vom englischen Wort „compute“ ab und bedeutet „rechnen“. Um zu verstehen, wie Computer „denken“ bzw. rechnen, werfen wir zuerst einen Blick auf unser gängiges Zahlensystem.
Unser Zahlensystem
Im Alltag rechnen wir mit dem Dezimalsystem. Wir 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 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.
Das Dezimalsystem wird auch als Zehner- system bezeichnet. Es wurde in Indien entwickelt und von den Arabern nach Europa gebracht.
Das Binärsystem (auch Dualsystem) stammt vom Mathematiker Gottfried Wilhelm Leibnitz, der vor über 300 Jahren lebte.
HAST DU GEWUSST?
Trage die Dezimalzahl 5362 in die Stellen- werttafel ein und gib die Zusammensetzung an:
Usw. 1000er 100er 10er 1er
103 102 101 100
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Computer kennen nur 0 und 1
Wir kommen mit diesem Dezimalsystem gut zu- recht. Aber wie sieht das bei Computern aus? Computer bestehen aus elektronischen Bauteilen, die nur zwei Zustände unterscheiden: Strom fließt oder Strom fließt nicht. Um diese beiden Zustände darzustellen wird das binäre Zahlensystem ver- wendet. Es basiert auf zwei Ziffern: 0 und 1.
Die Stellenwerte im Binärsystem sind anders als im Dezimalsystem. Bei jedem Schritt nach links wird der Stellenwert 2-mal größer. Die Binärzahl 11001 sieht in der Stellenwerttafel so aus:
Usw. 16er 8er 4er 2er 1er 24 23 22 21 20
1 1 0 0 1
(11001)2 = 1 • 16 + 1 • 8 + 0 • 4 + 0 • 2 + 1 • 1 = 25
Die einzelnen Ziffern des Binärsystems werden „Bits“ genannt. Das Wort leitet sich aus dem Eng- lischen binary digit (= Binärziffer) ab. Digital ge- speicherte Dateien können unterschiedliche Größen haben, daher wurden entsprechende Maßeinheiten festgelegt.
1 Byte = 8 Bits 1 Kilobyte (1kB) = 1000 Byte 1 Megabyte (1MB) = 1000 kB 1 Gigabyte (1GB) = 1000 MB 1 Terabyte (1TB) = 1000 GB
Dezimalzahlen in Binärzahlen umwandeln
Alle Daten, mit denen ein Computer arbeitet, müssen in Binärzahlen umgewandelt werden. Eine Dezimalzahl in eine Binärzahl umzuwandeln ist gar nicht so schwer. Hier ein Beispiel mit der Zahl 23:
23 : 2 = 11 Rest: 1 11 : 2 = 5 Rest: 1 5 : 2 = 2 Rest: 1 2 : 2 = 1 Rest: 0 1 : 2 = 0 Rest: 1 Der Dezimalzahl 23 entspricht die Binärzahl: 1 0 1 1 1
Im Windows-Taschenrechner kannst du Dezi- malzahlen in Binärzahlen umwandeln. Öffne dafür den „Rechner“ und schalte bei „An- sicht“ auf „Programmierer“ um. Nun kannst du die Dezimalzahl eingeben. Wenn du auf der linken Seite auf „Bin“ klickst, erhältst du die Binärzahl.
HAST DU GEWUSST?
Trage die Binärzahl 10011 in die Stellenwert- tafel ein und berechne die Dezimalzahl.
Usw. 16er 8er 4er 2er 1er
24 23 22 21 20
(10011)2 =
ARBEITSAUFTRAG
2-seitiges Textdokument (Word):
ca.
ca.
ARBEITSAUFTRAG
1•16 + 0 •8 + 0 •4 + 1 •2 + 1 •1 = 19
1 0 0 1 1
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Wie aus 0en und 1en ein Buchstabe wird
Durch das Aneinanderreihen dieser Ziffern ent- stehen sogenannte Datenwörter. Je nachdem wie viele Ziffern enthalten sind und an welcher Stelle sie stehen, kann der Computer daraus Buchstaben, Ziffern, Sonderzeichen, Töne, Farben usw. codieren.
Du kannst dir das wie beim Morsealphabet vorstellen. Dort gibt es kurze und lange Zeichen. In einer Tabelle ist genau festgelegt, welche Kombination von langen und kurzen Zeichen welchem Buchstaben unseres Alphabets entspricht.
Computer arbeiten auch mit Codetabellen. Welches Schriftzeichen welchen Binärcode hat, wird in einem sogenannten Zeichensatz festgelegt. Ein Zeichensatz, den grundsätzlich alle Systeme lesen können, ist der ASCII-Code. In dieser Liste sind 128 Zeichen enthalten, die alle gängigen Buchstaben und Satzzeichen umfassen. Sonderzeichen wie etwa das Ä oder ß sind nicht dabei.
Ein Zeichensatz, der ständig erweitert wird, ist der Unicode. Ziel ist es, Schriftzeichen und Textelemte aller bekannten Schriftkulturen in diesem internatio- nalen Code einzubinden.
Der amerikanische Maler und Erfinder Samuel Morse hatte im Jahr 1838 eine tolle Idee. Er hat eine Zeichenschrift erfunden, mit der man Nachrichten versenden kann, ohne Buchstaben zu benutzen. Morse dachte sich einen Code aus Punkten und Strichen aus. Diese Zeichen werden vom Morse-Apparat in Töne umgewandelt.
HAST DU GEWUSST?
\\ // ( ‘> <‘ ) (/ /) (/ /)
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• Suche im Internet nach „ASCII-Art“ und sieh dir die verschiedenen Kunstwerke an.
• Versuche eigene Bilder aus Buchstaben und Zeichen zu erstellen.
ARBEITSAUFTRAG
Hier siehst du das Morsealphabet. Ver- suche mit einer Taschenlampe folgende Nachrichten zu morsen. Beachte dabei, dass der Code aus 3 Symbolen be- steht: „Punkt“ (=kurzes Aufleuchten), „Strich“(=langes Aufleuchten) und „Pau- se“. Kann deine Lernpartnerin oder dein Lernpartner deine Signale entschlüsseln?
• Morse einzelne Buchstaben.
• Die berühmteste MORSE-Nachricht ist das Notrufsignal SOS. Morse dieses Signal.
• Morse ein kurzes Wort deiner Wahl.
ARBEITSAUFTRAG
Y Z
Individuelle Lösungen
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Was ist besser – analog oder digital?
Die digitale Technologie bringt viele Vorteile. Digitale Daten haben zum Beispiel einen geringen Speicherbedarf (Komprimierung). Stell dir mal vor, du würdest alle digitalen Fotos von deinem Smartphone oder der Digitalkamera in analogen Fotobüchern mit dir herumschleppen.
Digitale Daten können auch maschinell ausgelesen werden. Dadurch sind sie schneller zu durchsuchen und zu verarbeiten. Weitere Vorteile findet man in der einfachen Weitergabe, aber auch in der simplen Bearbeitung.
Meist kosten digitale Bauteile weniger als analoge. 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.
Unterstreiche im Text die Vorteile von digita- len Daten.
Überlege, welche Schattenseiten die digitalen Daten mit sich bringen.
ÜBERLEGE
• Stromverbrauch
um die Software bedienen zu können
• Daten können einfacher missbräuchlich
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ASCII Codierung
Dezimal ASCII Dezimal ASCII Dezimal ASCII 32 SP 64 @ 96 ` 33 ! 65 A 97 a 34 „ 66 B 98 b 35 # 67 C 99 c 36 $ 68 D 100 d 37 % 69 E 101 e 38 & 70 F 102 f 39 ‚ 71 G 103 g 40 ( 72 H 104 h 41 ) 73 I 105 i 42 * 74 J 106 j 43 + 75 K 107 k 44 , 76 L 108 l 45 - 77 M 109 m 46 . 78 N 110 n 47 / 79 O 111 o 48 0 80 P 112 p 49 1 81 Q 113 q 50 2 82 R 114 r 51 3 83 S 115 s 52 4 84 T 116 t 53 5 85 U 117 u 54 6 86 V 118 v 55 7 87 W 119 w 56 8 88 X 120 x 57 9 89 Y 121 y 58 : 90 Z 122 z 59 ; 91 [ 123 { 60 < 92 \ 124 | 61 = 93 ] 125 } 62 > 94 ^ 126 ~ 63 ? 95 _ 127 DEL
ARBEITSAUFTRAG
Das ist ein Auszug aus dem ASCII- Code (American Standard Code for Information Interchange). Sieh dir die Tabelle genau an und löse folgende Aufgaben:
• Welche Buchstaben fehlen in der Tabelle? Hast du eine Erklärung, warum das so ist?
• Schreibe deinen Vornamen als ASCII-Code. Suche dir dazu die Buchstaben in der Tabelle und verwandle die Dezimalzahl in eine Binärzahl. Wie das geht er- fährst du auf Seite 10.
Die Umlaute und das ß fehlen, da es
sich um einen amerikanischen Code
handelt. Länderspezifische Zeichen sind
im erweiterten ANSI-Code enthalten.
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Viele Wege führen ins Internet
Jana blickt verzweifelt auf ihr Handy. „So ein Mist! Ich hab hier draußen überhaupt keine Internetverbindung!“, schimpft sie. Sie wollte nur schnell ein paar Fotos vom Ausflug posten. Auch Felix ist genervt. Er möchte sich eine Folge seiner Lieblingsserie anschauen und jetzt ruckelt der Video-Stream ständig. An Annas Schule ist die Internetverbindung ebenso mies. Wenn die ganze Klasse etwas für ein Referat recherchiert, dann sind alle nur mehr am Warten.
Digitale Daten können zwischen verschiedenen digi- talen Geräten ausgetauscht werden. Dafür benötigt man Netzwerke, wie zum Beispiel das Internet. Um 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.
Da immer mehr Menschen für immer mehr Anwen- dungen das Internet verwenden, muss sich auch die Art der Internetanbindungen stets weiterentwickeln. Wo anfangs nur E-Mails über das Internet hin- und herge- schickt wurden, werden jetzt Filme online angesehen, Zeitungen gelesen, Bankgeschäfte erledigt, Reisen ge- bucht, es wird eingekauft und noch vieles mehr.
Superschnelles Internet
Schnelles Internet ist für viele Leute wichtig, vor allem wenn sie große Datenmengen versenden oder empfangen möchten. Zum Beispiel Krankenhäuser, Firmen, Schulen und Forschungszentren verlieren durch lange Ladezeiten wertvolle Zeit. Daher wird von der Politik der Ausbau des Breitband-Internets gefördert, denn mit dieser Zugangstechnik ist eine sehr schnelle Datenübertragung möglich.
Das Breitband-Internet kannst du dir wie eine Auto- bahn vorstellen. Je breiter die Autobahn ist, desto mehr Autos können zur gleichen Zeit auf einer Strecke unterwegs sein. Umso höher also die Band- breite ist, desto mehr Daten können zur gleichen Zeit übertragen werden und dadurch werden die Ladezeiten kürzer.
Öffne die Webseite www.breitbandatlas. info. Dort siehst du den aktuellen Stand der Breitbandversorgung in Österreich. Finde Antworten auf folgende Fragen:
• In welchen Bundesländern ist die Breit- bandversorgung am besten?
• Warum gibt es auf den weißen Flächen in der Karte keine Breitbandversorgung?
• Welche maximale Bandbreite ist in deinem Wohnort über das Festnetz oder über das Mobilfunknetz möglich?
ARBEITSAUFTRAG
Immer wieder hört und liest man in den Medien vom Breitbandausbau und vom ultraschnellen Glasfasernetz. Informiere dich in verschiedenen Medien, worum es bei den Berichterstattungen geht.
• Was ist die Meinung der Politik? • Was sagen die Unternehmen? • Was wollen die Bürger? • Welche Rolle spielen die Kosten? • Was sind die Ziele?
Hinweis: Bei Google kannst du nach online Nachrichtenbeiträgen suchen, wenn du auf „News“ klickst.
ÜBERLEGE
Unbewohntes bzw. unzugängliches Gebiet
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Mit Kabel verbunden
Es gibt verschiedene Arten des Breitband-Internet- zugangs. Eine Möglichkeit ist etwa über die Kupfer- leitungen des Telefonnetzes. Das ist grundsätzlich sehr praktisch, da diese Leitungen bereits vorhan- den sind. Allerdings sind die Kabel aus Kupfer und daher nur für kurze Strecken nutzbar. Aufgrund eines physikalischen Effektes gilt nämlich: Je länger die Kupferleitung ist, desto weniger Daten werden übertragen (=Leitungsdämpfung). Diese Übertragungsart wird DSL (Digital Subscriber Line = Digitaler Teilnehmeranschluss) genannt. Mit DSL können bis zu 16 Mbit/s übertragen werden.
Eine Alternative zum Kupferkabel ist das Glasfaserka- bel. Damit können über lange Strecken Informationen fast verlustfrei und ohne Störung übertragen werden.
Wenn die Glasfaserkabel von der Vermittlungsstelle bis zum Verteilerkasten gehen, und nur noch das letzte Stück zum Haus über das Kupferkabel führt, spricht man von FTTC. Das bedeutet Fiber To The Curb und heißt auf Deutsch „Glasfaser bis zum Randstein“. Mit FTTC ist eine Datenübertragung von bis zu 50 Mbit/s möglich.
FTTH (Fiber To The Home) ist eine Verbindungs- art bei der das Glasfaserkabel durchgängig bis ins 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 müssen die Glasfaserkabel zu den einzelnen Haus- halten neu verlegt werden.
Glasfaserkabeln werden für die Leitung von Licht genutzt. Sie werden deshalb auch Lichtwellenleiter genannt. In dem Kabel sind dünne Fäden die aus Quarzglas oder aus Kunststoff bestehen. Durch diese Leitungen werden sehr kurze Lichtimpulse geschickt und so können Daten übertragen werden.
HAST DU GEWUSST?
Hier sind die Knotenpunkte der Internet- leitung von der Vermittlungsstelle über den Verteilerkasten bis zum Haus bzw. zur Wohnung abgebildet.
Ziehe die Verbindungskabeln bei den einzel- nen Verbindungsarten farbig nach. Die notwendigen Infos kannst du im Infotext nachlesen.
Kupferleitung = Rot Glasfaserkabel = Blau
DSL
FTTC
FTTH
ARBEITSAUFTRAG
Verteilerkasten
Haus/Wohnung
Vermittlungsstelle
Vergleiche Stadt und Land. Wo spielt die Leitungsdämpfung eher eine Rolle und warum?
ÜBERLEGE
lange Leitungen / lange Kabelführung
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Von überall aus online
Ob in der Eisdiele, im Park oder auf dem Weg zum Sportverein – für Felix ist es wichtig, mit seinem Smartphone auch unterwegs online zu sein. Dabei werden die digitalen Daten mittels Funk übertragen. Mobilfunkstandards sind Technologien, die genau diese Funkübertragung ermöglichen. Vielleicht hast du am Display des Smartphones schon einmal 2G, 3G oder LTE gelesen. Das sind Abkürzungen der verschiedenen Mobilfunkstandards.
Alle paar Jahre gibt es eine neue technische Gene- 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 schon etwas länger.
Die aktuell verbreitetste Generation 4G (auch LTE) ist schon wesentlich schneller. Hier sind theoretisch bis zu 500 Mbit/s im Download möglich. Da kann man ohne Verzögerung Videos anschauen und selbst der Download von großen Dateien ist kein Problem.
Welchen Mobilfunkstandard ein Smartphone nutzt und welche maximale Datenrate erreicht wird, hängt von unterschiedlichen Faktoren ab: Netzbetreiber, Handymodell, Signalstärke, Anzahl der Nutzerinnen und Nutzer in einer Funkzelle usw.
Sie dir das Balkendiagramm an und beant- worte folgende Fragen:
• Wie hat sich die Internetnutzung im an- gegebenen Zeitraum verändert?
• Was könnten Gründe für die veränderte
Nutzung sein?
kunft aussehen?
Jugendlichen ein?
Quelle: STATISTIK AUSTRIA, Europäische Erhebungen über den IKT-Einsatz in Haushalten 2002 bis 2017. Erstellt am 18.10.2017.
In diesem Diagramm siehst du, wie viele Erwachsene das Internet privat genutzt haben.
HAST DU GEWUSST?
net.
Internet wird beruflich und privat mehr ge-
nutzt.
Individuelle Lösung
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Die nächste Generation
Obwohl noch nicht alle Möglichkeiten des 4G-Netzes ausgeschöpft sind, wird bereits an der nächsten Generation von Mobilfunkstandards gearbeitet – dem 5G. So will man für die Anforderungen und Entwicklungen der Zukunft gerüstet sein. Bereiche, an die man dabei denkt, sind etwa das selbstständige 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.
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 an die Mobilfunkantenne der Funkzelle, in der sich das Empfänger-Handy befindet.
Ein Funksignal wird als elektromagnetische Welle vom Sender-Handy an eine Mobil- funkantenne gesendet.
Begriffe: Sender-Handy / Empfänger-Handy / Funkzelle / Mobilfunkantenne / Richtfunk oder Kabelverbindung / Vermittlungsstelle
ARBEITSAUFTRAG
Mit Datenübertragungsrate ist die Daten- menge gemeint, die innerhalb einer bestimm- ten Zeitspanne übertragen werden kann. Sie wird üblicherweise in Bits pro Sekunde angegeben.
HAST DU GEWUSST?
Über Funk oder über Kabel werden die emp- fangenen Daten an eine Vermittlungsstelle geleitet.
Ein Funksignal wird als elektromagnetische Welle an das Empfänger-Handy gesendet.
VermittlungsstelleRichtfunk/ Kabelverbindung
Richtfunk/ Kabelverbindung
Sender-Handy Empfänger-Handy
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Digitalisierung unter Strom
Felix ist bei Anna zu Besuch. Sie sitzen in An- nas Zimmer und hören Musik. Plötzlich kommt Mama herein und ruft: „Anna, kannst du bitte die Waschmaschine und den Trockner einschal- ten?“ Felix ist erstaunt. „Warum gerade jetzt?“, möchte er wissen. Anna lacht. „Jetzt ist die bes- te Zeit dafür!“ Felix staunt immer noch. „Weil der Strom jetzt am billigsten ist!“, sagt Mama.
Smart Meter
Dass der Strom gerade billig ist, kann Annas Mutter am Smart Meter ablesen. Smart Meter sind digitale Stromzähler. Die schlauen Geräte können Daten, wie etwa Stromtarife, empfangen. So ist es möglich, dass Stromanbieter die Preise senken, wenn gerade mehr Strom produziert als verbraucht wird. Das nutzt auch Annas Familie.
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 täglich an den Netzbetreiber. Über ein online Portal oder eine App sehen die Verbraucherinnen und Ver- braucher ihren Stromverbrauch. Dabei können zum Beispiel Stromfresser im Haushalt aufgespürt werden.
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.
Allgemein handelt es sich bei Smart Meter um intelligente Energiezähler. Dabei wird nicht unterschieden, ob es ein Strom-, Wärme- oder Wasserzähler ist. Meist ist mit der Bezeichnung aber der schlaue, digitale Stromzähler gemeint.
HAST DU GEWUSST?
Laut einer EU-Verordnung sollen bis 2020 80 % der Haushalte mit Smart Metern ausgestattet sein. In Österreich wurde beschlossen, dass bis 2022 sogar 95 % der Haushalte einen Smart Meter haben sollen. Bisher wurden mechanische Stromzähler, sogenannte Ferraris-Zähler, genutzt.
HAST DU GEWUSST?
Smart kommt aus dem Englischen und bedeutet so viel wie clever, intelligent oder schlau. Ein Smartphone heißt zum Beispiel so, weil es schlauer ist, als herkömmliche Telefone – also viele zusätzliche Funktionen hat.
HAST DU GEWUSST?
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Smart Meter
Setze die fehlenden Begriffe ein und erkläre anhand der Grafik deiner Lernpartnerin oder deinem Lernpartner die Funktionen des Smart Meters.
Begriffe: Netzbetreiber / Smart Meter / Stromverbraucher / Kunde bzw. Kundin / Kundenportal
SMART METER
weiter.
Stellt die Verbrauchsdaten am Folgetag bereit.
Kann sich über den Stromverbrauch online informieren.
ARBEITSAUFTRAG
Kunden-Portal
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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 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 mehr Strom produzieren als bei Schneefall und Wind- stille. Genauso unterschiedlich ist der Stromverbrauch zu den verschiedenen Tageszeiten. Am Abend, wenn alle Familienmitglieder zu Hause sind, wird mehr Strom verbraucht als am Vormittag, wenn die Eltern arbeiten und die Kinder in der Schule lernen.
Die Netzbetreiber stehen somit vor neuen Heraus- forderungen. Sie müssen die unterschiedlich große Stromzufuhr und den wechselnden Strombedarf in Einklang bringen, damit das Stromnetz stabil bleibt. Dazu brauchen sie aber Kontrolle über die Kleinanlagen. Das Smart Grid soll genau das ermöglichen: Die Netzbe- treiber können die eingespeisten Strommengen über- wachen und schnell auf Änderungen reagieren. Dabei helfen Sensoren, wie zum Beispiel der Smart Meter.
Unter Erneuerbarer Energie versteht man Energieträger/-quellen, die sich ständig er- neuern oder nachwachsen können. Sie gelten daher als besonders umweltfreundlich und als Energie der Zukunft. Im Gegensatz dazu stehen die fossilen Rohstoffe, deren Vorräte nur begrenzt sind.
Kreuze an welche Energieträger erneuerbar oder nicht erneuerbar sind:
Energieträger erneuerbar nicht erneuerbar
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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
ARBEITSAUFTRAG
Elektroauto
Windkraftanlage
Photovoltaikanlage
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Smart Home
Nach einem langen Schultag ist Anna nun end- lich auf dem Heimweg. Ihr Navi zeigt an, dass sie noch 35 Minuten unterwegs ist. Über eine Han- dy-App aktiviert Anna schon die Heizung, damit es angenehm warm ist, wenn sie nach Hause kommt. Auch den Wasserkocher programmiert sie noch schnell von unterwegs aus. Schließlich will Anna gleich einen Tee trinken. Dann be- kommt sie eine Meldung aufs Smartphone, dass ihr Freund Felix am Nachmittag schon zweimal vor der Tür stand und vergeblich klingelte. Ach ja, und hätte Anna nicht auch noch Staubsaugen sollen? Wie gut dass sie über das Handy den Staubsau- ger-Roboter einschalten kann.
Das klingt wie Zukunftsmusik? Vieles davon ist aber schon jetzt möglich. Im sogenannten Smart Home lassen sich Dinge wie Licht, Rollläden, Heizung, TV usw. mit einem Fingertipp steuern. Dazu sind im Haus verschiedene Sensoren verbaut, die Zustände und Veränderungen messen. Das kann zum Beispiel Tem- peratur, Lautstärke, Licht, Bewegung, Wind, Regen, Rauch, Wasser oder ein Fensterkontakt sein. Dann gibt es die Aktoren, die eine Bewegung aktiv ausfüh- ren. Dazu gehören Licht einschalten, Rollladen hoch- fahren, Heizung zurückdrehen, Türe öffnen usw.
Mit Funk oder über Kabel sind die Sensoren und Aktoren mit der Steuerzentrale digital vernetzt. Über ein Smartphone oder ein Tablet können so unter 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.
Es ist ebenso möglich, dass die Geräte im Smart Home automatisch gesteuert werden. Wenn etwa der Tem- peratursensor draußen große Hitze feststellt, schließen sich die Jalousien automatisch. Oder wenn sich jemand 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.
Ein Smart Home ist ganz schön praktisch. Es kann aber auch Risiken mit sich bringen. So gibt es Bedenken, weil sich technisch begab- te Personen „einhacken“ könnten, um zum Beispiel die Alarmanlage auszuschalten.
HAST DU GEWUSST?
Welche Sensoren und Aktoren kommen in folgenden Abläufen im Smart Home zum Einsatz?
Die Rollläden fahren hoch, wenn die Sonne aufgeht.
Sensor:
Aktor:
Sensor:
Aktor:
Sensor:
Aktor:
Heizkörper schalten sich aus, wenn ein Fens- ter geöffnet wird.
Sensor:
Aktor:
ARBEITSAUFTRAG
Lichtsensor
Rollladenmotor
Bewegungsmelder
Musikanlage
Feuchtsensor
Wasserventil
Fensterkontakt
Heizungsventil
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Hier siehst du ein Smart Home. Überlege dir, welche schlauen Funktionen in den Zimmern eingebaut werden können!
1 Die Waschmaschine schaltet sich ein, wenn der Strom am billigsten ist.
2
3 4
5 6
7 Wenn sich jemand unerlaubt aus der Süßigkeitenlade bedient, bekommt man einen SMS-Hinweis geschickt.
8
ARBEITSAUFTRAG
Der Kühlschrank meldet sich, wenn die Milch aus ist.
Die Beleuchtung schaltet sich ab, wenn man sich ins Bett legt.
Das Elektroauto wird geladen, wenn die Photovoltaikanlage viel Strom erzeugt.
Die Balkonpflanzen werden bei Trocken- heit automatisch bewässert.
Das Einlassen des Badewassers kann über eine App gestartet werden.
Über den Smart Meter kann festgestellt werden, ob die Klimaanlage ein Strom- fresser ist.
Schulunterlagen Sek. 1LEBEN UND LERNEN IN EINER DIGITALEN WELT
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• Womit können die Geräte im Smart Home gesteuert werden?
• Wie heißt das schlaue Gerät, mit dem man den Stromverbrauch ablesen kann?
• Welche Vorteile hat ein Smart Home?
• Was bedeutet Smart Grid?
• Wie unterscheidet sich das klassische Stromnetz vom Stromnetz der Zukunft?
• Kannst du dir vorstellen, in einem solchen Haus zu leben?
ARBEITSAUFTRAG
Mit einem Smartphone, einem Tablet oder einem Computer mit Internetverbindung.
Smart Meter
Individuelle Lösung
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Eine Lehre bei der Energie AG ist deine Investition in die Zukunft!
Mit einer Entscheidung für eine Lehre bei der ENERGIE AG machst du den ersten Schritt in eine Zu- kunft, die voller Möglichkeiten für dich steckt. Die Größe unseres Unternehmens bietet dir vielfältige Entwicklungsmöglichkeiten innerhalb des Konzerns. Auch für deine Weiterbildung haben wir immer ein offenes Ohr. So hast du selbstverständlich die Möglichkeit zur Lehre mit Matura!
Unsere Produkte kennst du sicher: sie sorgen dafür, dass du den Bass aus deinen Lautsprechern spürst, das Flutlicht auf deinem Fußballplatz die Nacht erhellt und du an WLAN-Spots in ganz Ober- österreich gratis ins Internet kommst. Du siehst, in unserer täglichen Arbeit steckt richtig Power! Du hast noch mehr Power? Dann komm und erlerne deinen Traumberuf bei uns!
Entscheide dich für einen Lehrberuf • ElektrotechnikerIn (Hauptmodul Energietechnik) • MetalltechnikerIn (Hauptmodul Maschinenbautechnik) • Bürokauffrau/Bürokaufmann
„ Das coolste an meiner Lehre bei der Energie AG ist, dass ich bei der Energieversorgung vorn dabei bin. Ohne uns wäre vieles nicht möglich, also Strom fürs Laden der Handys, fürs Licht, fürs Kochen, zum Fernsehen und es könnte vieles nicht produziert werden. Meine Arbeit macht mir Spaß, weil ich die Zukunft mitgestalten kann. Wir bauen in vielen Orten das Glasfasernetz aus und bringen Oberösterreichs schnellstes Internet in die Gemeinden. Da sind wir am Puls der Zeit und das ist super!“
Christoph Thalhammer, Elektrotechniker im 3. Lehrjahr, hat seinen Traumjob gefunden und erzählt in einem Radio-Interview.
Bist du bereit für das Energie AG Team? Auf lehre.energieag.at erfährst du noch mehr über deine Ausbildung. Bevor du dich für eine Aus- bildung bei der ENERGIE AG entscheidest, komm doch für eine ein- bis zweitägige Schnupperlehre vorbei! Melde dich dazu bitte bei uns:
Energie AG Schnupperlehre: Matthias Pesendorfer, Telefon 05 / 9000 2174 oder Ausbildungsleiter Stefan Karobath, Bahnhofstraße 67, 4810 Gmunden, Tel: 05 / 9000 2620 (Sekretariat), E-Mai: lehre@energieag.at
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Begleite Christoph einen Tag in der Lehrwerkstätte: https://youtu.be/ZaqWLvgykCM
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