Exploration von Standortdaten - Klasse 5 und 6

Aus Unterrichtsmaterial
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Themenfeld Datenbewusstsein
Autor Lukas Höper
Editiert am 19.10.2021


Daten spielen im alltäglichen Leben in der digitalen Welt, insbesondere bei den Schülerinnen und Schülern, bewusst oder auch unbewusst eine große Rolle. Schülerinnen und Schüler interagieren tagtäglich mit verschiedenen datengetriebenes digitales Artefakt (z.B. der News Feed auf einer Social Media Plattform oder die Startseite bei etwa Netflix oder Spotify). Dort geben sie Daten explizit an oder es werden implizit Daten erhoben, etwa durch Beobachtung der Nutzerinnen und Nutzer (z.B. die Klicks auf Ergebnisse in einer Suchmaschine oder das Verhalten beim Durchsehen eines News Feeds auf einer Social Media Plattform) oder durch Verarbeitung gesammelter Daten generiert. Diese verfügbaren Daten werden verarbeitet, um schließlich verschiedene Zwecke zu verfolgen, wie zum Betreiben des Systems oder etwa zu kommerziellen Zwecken.

In dieser Unterrichtsreihe wird das Mobilfunknetz - genauer das Telefonieren mithilfe des Mobilfunknetzes - als Beispiel für ein datengetriebenes digitales Artefakt aufgegriffen. Bei dessen Nutzung (z.B. Telefonieren oder SMS-Schreiben) werden verschiedene Daten explizit und implizit erhoben, wie etwa Standortdaten der Basisstationen, mit denen die Nutzerinnen und Nutzer verbunden sind. Anhand dieses Beispiels soll in dieser Unterrichtsreihe das Datenbewusstsein der Schülerinnen und Schüler gefördert werden, wozu die Leitfrage „Wo, wie und wozu werden Daten gesammelt und verarbeitet?“ beispielhaft beantwortet wird.

Steckbrief des Unterrichtsmoduls

Titel: Wo, wie und wozu werden Daten gesammelt und verarbeitet? - Exploration von Standortdaten

Modul: Unterrichtsmodul Datenbewusstsein mit interaktiver Web-Webanwendung

Stichworte: Datenbewusstsein, Data Science, Exploration von Standortdaten

Zielgruppe: Informatik in Klasse 5 und 6

Inhaltsfeld: "Informatik, Mensch und Gesellschaft" (Schwerpunkt: Datenbewusstsein), "Daten und Information"

Vorkenntnisse: Es werden keine besonderen Vorkenntnisse benötigt.

Zeitlicher Umfang: 4 bis 6 Unterrichtsstunden a 45 Minuten

Überblick über das Unterrichtsmodul

Hier wird zunächst eine grobe Reihenplanung mit den entsprechenden Materialien aufgeführt. Die Materialien, wie etwa Arbeitsblätter und ergänzende Informationen, der verschiedenen Phasen sind in der Tabelle hinterlegt.

Eine detaillierte exemplarische Verlaufsplanung kann hier eingesehen werden: Verlaufsplanung.

Des Weiteren steht eine Handreichung mit ergänzenden Informationen für Lehrkräfte zur Verfügung, in der wir die verschiedenen Inhalte des Unterrichtsmoduls erläutern: Ergänzende Informationen.

Phase Beschreibung der Lerneinheit Materialien und Kommentare
1 (Gedanken-) Experiment zum Einstieg:

Experiment zum Herstellen einer Mobilfunkverbindung beim Telefonieren (ein Handy ruft ein zweites Handy an – Was passiert dabei?): Aufgreifen bestehender Vorstellungen der Lernenden zum Aufbau und zur Funktionsweise des Mobilfunknetzes. Die Lernenden stellen Vermutungen auf, wie eine Mobilfunkverbindung zustande kommt.

2 Erarbeitung des Aufbaus und der Funktionsweise des Mobilfunknetzes:

Mithilfe eines Erklärvideos und der Rekonstruktion mit einem Puzzle wird der Aufbau und die Funktionsweise des Mobilfunknetzes mit zwei Szenarien erarbeitet. Die Lernenden spielen diese im Puzzle nach, wobei sie erarbeiten, welche Daten erhoben werden könnten und müssen. Dabei wird erarbeitet, wo, wie und wozu Standortdaten bei der Nutzung des Mobilfunknetzes erhoben werden. (Eine der wesentlichen Erkenntnisse: Es werden Standortdaten implizit erhoben und für den primären Zwecke des effizienten Betreibens des Mobilfunknetzes verarbeitet.)

Erklärvideo, Puzzle, AB1, AB2 - Niveau 1, AB2 - Niveau 2, AB2 - Sprinteraufgabe, AB3
3 Ideensammlung:

Die Lernenden reflektieren ihre Erfahrungen aus eigenen alltäglichen Interaktionen mit digitalen Artefakten, währenddessen Standortdaten erhoben und verarbeitet werden, und sammeln Ideen für vergleichbare Kontexte. Außerdem stellen die Lernenden Vermutungen an, wozu Standortdaten verwendet werden könnten. Dabei geht es um ein erstes Brainstorming und Hineinversetzen in die Position eines Anbieters eines datengetriebenen digitalen Artefaktes.

AB3
4a Exploration der Standortdaten mithilfe der interaktiven Web-Anwendung – Teil 1:

Mit der Einführung der verfügbaren Daten wird aufgezeigt, welche Daten bei der Nutzung des Mobilfunknetzes tatsächlich erhoben werden könnten (mit Anknüpfung an Phase 2). Die Lernenden lernen die Daten und die interaktive Web-Anwendung kennen und explorieren die visualisierten Daten exemplarisch gemeinsam im Plenum, um eine erste Information über die Person herauszufinden (bspw. Wohnort der Person).

Datentabelle zum zeigen, Web-Anwendung (s.u.), AB4, Hilfszettel zur Web-Anwendung
4b Exploration der Standortdaten mithilfe der interaktiven Web-Anwendung – Teil 2:

In Gruppen (oder alternativ in PA) explorieren die Lernenden arbeitsteilig die Standortdaten, um einen gemeinsamen Steckbrief über die Person zu den Standortdaten zu erstellen und diese damit zu charakterisieren. Für die Verarbeitung/Exploration der Standortdaten wird das Filtern als Beispiel eines Data Moves verwendet.

5 Reflexion und Diskussion:

Im Plenum werden die Erkenntnisse des Unterrichtsmoduls reflektiert und diskutiert. Dabei verknüpfen die Lernenden ihre Erkenntnisse über den Aufbau und die Funktionsweise des Mobilfunknetzes mit denen über die Exploration der Daten zur Zweitverwertung und bilden sich damit eine eigene begründete Meinung.

Grobziele des Unterrichtsmoduls

Um mit diesem Unterrichtsmodul ein Datenbewusstsein der Lernenden zu fördern werden mit diesem Modul folgende Grobziele verfolgt.

Die Schülerinnen und Schüler...

  • erkennen den groben Aufbau und die grundlegende Funktionsweise eines Mobilfunknetzes und verstehen, wo, wie und welche Daten bei der Nutzung eines Mobilfunknetzes erhoben werden.
  • verstehen anhand des Beispiels der Erhebung von Standortdaten bei der Nutzung des Mobilfunknetzes, den Unterschied zwischen explizit und implizit erhobenen bzw. generierten Daten.
  • erkennen anhand des Beispiels der Erhebung von Standortdaten bei der Nutzung eines Mobilfunknetzes, wozu Daten beispielhaft erhoben und verarbeitet werden können und dass dies etwa zum Betrieb des Mobilfunknetzes wichtig sein kann.

Leitfragen im Unterrichtsmodul

  • Wo und wie werden bei der Nutzung des Mobilfunknetzes Standortdaten erhoben und warum ist das (für die technische Funktionsweise des Mobilfunknetzes) sinnvoll?
  • Welche Daten werden bei der Nutzung des Mobilfunknetzes erhoben?
  • Wie und welche Informationen können aus Standortdaten, die auf einer Karte visualisiert werden, gewonnen werden?

Interaktive Web-Anwendung

Für das Unterrichtsmodul haben wir eine interaktive Webanwendung entwickelt. Diese ist unter folgendem Link erreichbar: go.upb.de/ExplorationStandortdaten

Zunächst muss das Jupyter Notebook einmal komplett ausgeführt werden, wozu etwa der Doppelpfeil gedrückt werden kann. Anschließend müssen die Standortdaten mithilfe des Buttons Lade die Standortdaten eingelesen werden. Prinzipiell ist es auch möglich eigene Standortdaten einzuladen bzw. die Anwendung, um diese zu erweitern, die an dieser Stelle ausgewählt werden könnten. Bei Interesse daran, wenden Sie sich gerne an uns.

Nach dem Laden der Standortdaten wird folgende Bedienoberfläche angezeigt:

Ausschnitt der gestarteten interaktiven Web-Anwendung zu diesem Unterrichtsmodul (Stand: Mai 2021)