Das Dokument behandelt die Notwendigkeit von Visualisierungen in der Informatik, um unsichtbare Informationen und dynamische Vorgänge sichtbar zu machen. Es werden verschiedene Ansätze und Werkzeuge vorgestellt, um Informationen in Bits zu visualisieren, wie z.B. die Beobachtung des Netzwerkverkehrs oder die Simulation von Protokollen. Solche Visualisierungen ermöglichen Studierenden, theoretisches Wissen in einem realen Kontext zu erforschen und zu verstehen.

1. VISUALISIERUNGEN...
MACHEN
UNSICHTBARES
SICHTBAR

2. PROBLEM
●
"Informatik ist geprägt von Unsichtbarem. Nur
wenige Inhalte lassen sich ohne Hilfsmittel direkt
beobachten und untersuchen."
●
Hardware --> ja
●
Internetprotokolle --> nein!

3. Warum gibt es dieses Problem?
●
Digitaltechnik basiert auf den Zuständen 0 und 1
●
●
-->
Bits lassen sich nicht beobachten
●
-->
Informationen in Bits lassen sich nicht
leicht "lesen"

4. Warum gibt es dieses Problem?
●
Dynamische Vorgänge
●
-->
nicht direkt einsehbar
●
-->
zu schnell

5. Lösungsansatz
●
●
Symbole und Abläufe werden durch
Visualisierungen sichtbar
z.B.:
schematische Darstellungen (TCP/IP)
Entity-Relationship-Diagramme

6. 2 Techniken
●
●
Sichtbarmachen des aktuellen Zustands einer
Rechnerkomponente (Nullen und Einsen werden zu
größeren Infomrationeeinheiten zusammengefasst)
Simulation (Modell, mit dem man experimentieren
kann)

7. 3 Quellen für Visualisierungen
●
Standardwerkzeuge
●
●
●
Taskmanger von Windows
Anzeige des Quelltexts einer Webseite
Bestehendes suchen
●
Suche im Internet oder Unterrichtsportalen

8. 3 Quellen für Visualisierungen
●
Selber entwickeln
●
Großer Aufwand!
●
Wenn langfistige Nutzung mehrerer Lehrer absehbar

9. Lösung
●
"Die unsichtbaren Informationen und Vorgänge im
Computer können mit geeigneten Hilfsmitteln
sichtbar gemacht werden. Mit Visualisierungswerkzeugen lassen sich
●
●
Sachverhalte konkret beobachten und
das Laufzeitverhalten eines Vorgangs anhand einer
Simulation genauer untersuchen.

10. Beispiel 1: Netzverkehr beobachten
●
Werkzeug: Ethereal
●
Zweck: Visualisierung von Netzwerkverkehr
●
●
Funktion des Werkzeugs: Protokolldaten
interpretieren und anzeigen
Ziel für die Schülerinnen und Schüler:
Theorie im realen Umfeld beobachten und
untersuchen

11. Beispiel 1: Netzverkehr beobachten
●
●
Vorteil für die Schülerinnen und Schüler:
keine Syntaxkenntnis der Datenpakete nötig
--> Konzentration auf Laufzeitverhalten
Vorteil für den Lehrer:
Netzwerkverkehr vor dem Unterricht produzieren
und aufzeichnen
--> Ausgangslage wohldefiniert

12. Beispiel 1: Netzverkehr beobachten

13. Beispiel 2: Peer-to-Peer-Protokoll
Peer-to-Peer-Protokoll simulieren
●
Funktion des Werkzeugs:
Studierende können
●
verschiedene Netztopologien einrichten
●
das Protokoll simulieren
●
Austausch von Protokollpaketen beobachten

14. Beispiel 2: Peer-to-Peer-Protokoll
●
Ziel:
●
●
Wissen aus der Theorie nachvollziehen, überprüfen und
repetieren
Oder: entdeckendes Lernen

15. Beispiel 3: Standardwerkzeuge
... für Visualisierungen nutzen
●
●
●
Werkzeug: Windows-Gerätemanager
Zweck: Komponenten des Computers erklären (zeigt
auch Komponenten, die man beim Aufschrauben
nicht sieht)
Nachteil: zeigt keine Zusammenhänge

16. Beispiel 3: Standardwerkzeuge

17. Beispiel 3: Standardwerkzeuge
●
●
●
Werkzeug: z.B. Vmstat (Linux-/Unixähnliche
Betriebssysteme)
Zweck: um aktuelle Belastung des Computers
anzuzeigen
Ziel: auf verschiedene Werte und damit auf das
Systemverhalten eingehen

18. Beispiel 3: Standardwerkzeuge

19. Beispiel 4: Sortieralgorithmen
●
Zweck: dynamische Abläufe während der
Ausführung des Algorithmus verstehen

20. Quelle
●
Werner Hartmann, Michael Näf, Raimond Reichert:
●
"Informatikunterricht planen und durchführen"