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  • Informationstechnische Grundkenntnisse für Lehramtsstudierende

Informationstechnische Grundkenntnisse für Lehramtsstudierende

Lehrplan

  • 4 Sections
  • 34 Lessons
  • 10 Weeks
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  • 1. Hard- und Software
    Verstehen des Zusammenspiels von Hard- und Software
    9
    • 2.1
      1.1. Wie sind Computersysteme aufgebaut und wie kann ihre Leistungsfähigkeit eingeschätzt werden?
      20 Minutes
    • 2.2
      Lernzielkontrollaufgabe I
      3 Minutes
    • 2.3
      1.2. Wie hängen Betriebssysteme und die Speicherung von Daten miteinander zusammen?
      1 Minute
    • 2.4
      1.2.1. Welche Aufgaben hat ein Betriebssystem?
      10 Minutes
    • 2.5
      1.2.2. Welche Arten von Betriebssystemen sind verbreitet?
      10 Minutes
    • 2.6
      1.2.3. Welche Speichermedien sind heutzutage relevant?
      10 Minutes
    • 2.7
      Lernzielkontrollaufgabe II
      35 Minutes
    • 2.8
      1.3. Was ist ein Microcontroller und welche Rolle kann er für schulisches Lernen spielen? Beispiel: Calliope Mini
      20 Minutes
    • 2.9
      Lernzielkontrollaufgabe III
      5 Minutes
  • 2.Verteilte Systeme und deren Sicherheit
    Verstehen des Zusammenspiels von Internet und Diensten
    6
    • 3.0
      2.1. Wie funktionieren Netzwerke und das Internet?
      30 Minutes
    • 3.1
      Lernzielkontrollaufgabe IV
      10 Minutes
    • 3.2
      2.2. Wie werden Daten komprimiert und verschlüsselt?
      15 Minutes
    • 3.3
      Lernzielkontrollaufgabe V
      5 Minutes
    • 3.4
      Inbetriebnahme eines virtuellen Servers
      20 Minutes
    • 3.5
      Lernzielkontrollaufgaben VI
      5 Minutes
  • 3. Anwendungssoftware und deren Programmierung
    Verstehen des Zusammenspiels von Lernportalen und Programmen
    19
    • 4.0
      3.1. E-Learning und Learning-Management-Systeme (LMSe)
      1 Minute
    • 4.1
      3.1.1. Was ist E-Learning?
      15 Minutes
    • 4.2
      3.1.2. Was sind virtuelle Lernumgebungen?
      10 Minutes
    • 4.3
      Lernzielkontrollaufgabe VII
      15 Minutes
    • 4.4
      3.1.3. Welche Vor- und Nachteile bieten virtuelle Lernplattformen?
      15 Minutes
    • 4.5
      3.1.4. Welche Möglichkeiten und Grenzen bieten virtuelle Lernplattformen?
      20 Minutes
    • 4.6
      Lernzielkontrollaufgabe VIII
      15 Minutes
    • 4.7
      3.1.5. Exkurs: Was erachten Studierende als wichtig in einem Lernportal?
      5 Minutes
    • 4.8
      3.1.6. Welche virtuellen Lernplattformen finden momentan im schulischen Kontext Verwendung?
      5 Minutes
    • 4.9
      3.2. Beispiel: Das LMS Moodle
      1 Minute
    • 4.10
      3.2.1. Was ist Moodle?
      2 Minutes
    • 4.11
      3.2.2. Welche Grenzen und Möglichkeiten bietet Moodle?
      4 Minutes
    • 4.12
      3.2.3. Wie erstelle, administriere und nutze ich einen Kurs in Moodle zur (teil-)digitalen Lehre?
      5 Minutes
    • 4.13
      3.3. Exkurs: Weitere Programme für E-Learning
      1 Minute
    • 4.14
      3.3.1. Welche Software eignet sich zur Audio- und Videoproduktion?
      10 Minutes
    • 4.15
      3.3.2. Welche Umfrage- und Feedbacktools eignen sich für schulischen Unterricht?
      5 Minutes
    • 4.16
      3.3.3. Welche Programme eignen sich für Kollaboration und Kommunikation?
      5 Minutes
    • 4.17
      3.3.4. Mit welcher Software können Leistungsnachweise erhoben werden?
      2 Minutes
    • 4.18
      3.4. Exkurs: Künstliche Intelligenz
      25 Minutes
  • Weiterführende Literatur und Applikationen
    0

    1.2.1. Welche Aufgaben hat ein Betriebssystem?

    Ein Betriebssystem übernimmt mehrere Aufgaben. Im Allgemeinen lassen sich fünf Bereiche identifizieren:

    • Die Prozessverwaltung,
    • die Speicherverwaltung,
    • die Ein-/Ausgabesteuerung,
    • das Management des Stromverbrauchs und
    • die Sicherheit des gesamten Systems.

    Durch das koordinierte Zusammenspiel dieser Einsatzfelder vereinfacht ein Betriebssystem komplexe Prozesse und ermöglicht die einfache Handhabe.

    Prozessverwaltung

    Ein Prozess ist ein Programm inklusive dessen Daten und Zustände. Ein Thread arbeitet innerhalb eines Prozesses die Befehlsfolge des Programms ab. Verschiedene Aufgaben (Befehlsfolgen) werden mit Hilfe mehrerer Threads nebeneinander abgearbeitet. Multitasking beschreibt das simultane Abarbeiten mehrerer Befehlsfolgen. Scheduling bezeichnet den Ablaufplan, nach welchem die verschiedenen Prozesse und deren Rechenzeit eingeplant sowie abgearbeitet werden.

    Ein Betriebssystem besteht aus einer Vielzahl an Prozessen. Die parallele Ausführung mehrerer Threads auf mehreren Kernen einer CPU wird Multiprocessing genannt. Die Prozessverwaltung innerhalb eines Betriebssystems ist demnach das Management, das die Prozesse und deren Threads auf die vorhandenen Kerne (Prozessoren) verteilt.

    Speicherverwaltung

    Damit ein Prozess ausgeführt werden kann, werden ihm Bereiche des Hauptspeichers (RAM) zugeteilt. Die Größe des Speichers ist bei eingebetteten Systemen häufig beim Start festgelegt. Man spricht von statischer Allokation. Größere Systeme allokieren ihren Speicher mit Hilfe des Betriebssystems zur Laufzeit des Programms dynamisch (dynamische Allokation).

    Die Speicheradressen innerhalb des Hauptspeichers sind zumeist nicht die realen physischen, sondern virtuelle Adressen. Das bedeutet: Jedem Prozess werden durch das Betriebssystem virtuelle Bereiche im Hauptsspeicher zugeordnet. Eine Umwandlung in reale physische Adressen geschieht erst zur Laufzeit. So verhindert das System, dass die Programme ihre Speicherbereiche gegenseitig überschreiben.

    Zudem ist es möglich, dass Speicherbereiche auf einen Sekundärspeicher, wie etwa die Festplatte, ausgelagert werden können. Diesen Seitenwechsel bezeichnet man als Paging.

    Ein-/Ausgabesteuerung

    Um mit der Vielzahl der an den PC angeschlossenen Geräte kommunizieren zu können, muss das Betriebssystem entsprechende Treiber installieren beziehungsweise laden. Mittels eines solchen Treibers können die Signale der Peripheriegeräte interpretiert und gelesen werden.

    Das Betriebssystem verwaltet ebenfalls Festplatten und Sekundärspeicher, wie etwa USB-Sticks. Dies umfasst beispielsweise die Ablage, die Speicherung und das Lesen der Daten. Zudem müssen die Dateien das Abschalten des Systems überleben. Die Dateiverwaltung ist eine der Hauptaufgaben von Betriebssystemen.

    Management des Stromverbrauchs

    Viele Geräte, wie etwa Smartphones oder Tablet-Computer, werden in der heutigen Zeit mit einem Akku betrieben. Die Energieverwaltung beziehungsweise das Abschalten, wie beispielweise des Bildschirms, oder Heruntertakten unnötiger Systeme werden durch das Betriebssystem gemanagt.

    Sicherheit

    Das Betriebssystem verhindert außerdem, dass Prozesse den Speicher anderer Prozesse lesen beziehungsweise überschreiben. Auch der Absturz eines Prozesses darf den Zustand des Systems nicht beeinflussen. Zudem schützt beispielsweise eine Firewall das System vor unerlaubtem Zugriff. Jede bzw. jeder Benutzende darf nur die Daten und Programme sehen beziehungsweise ausführen, für die er oder sie eine Berechtigung hat. Ausgewählte Sicherheitsrichtlinien dienen dazu, die Laufzeitfähigkeit zu erhalten.

    1.2. Wie hängen Betriebssysteme und die Speicherung von Daten miteinander zusammen?
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    1.2.2. Welche Arten von Betriebssystemen sind verbreitet?
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    Standort

    Zentrum für digitales Lehren und Lernen (DigiLLab) der Universität Augsburg

    4. Stock, 4003-4005/ 4024 (10D), Werner-von-Siemens-Straße 6 (Sigma Technopark), 86159 Augsburg

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