Sensoren im Smartphone - Funktion, Nutzen & Gefahren

Abstract

Die Lernenden sollen im Natur & Technik Unterricht (Physik- Themenfeld: Elektrizität, Mechanik, Optik) physikalische Phänomene mit den Sensoren im Smartphone nachvollziehen, deren Funktionsweise erläutern können und Hinweise auf Gefahren geben, die mit der Nutzung dieser Sensoren verbunden sind (Datenverwertung durch Dritte).

In unserer Unterrichtseinheit setzen sich die SuS mit den Sensoren ihrer Mobiltelefone auseinander. Die SuS lernen verschiedene Sensoren ihres Smartphones kennen und spezialisieren sich auf einen Sensor und dessen Funktionsweisen. Die Funktionsweisen der Sensoren werden mit physikalischen Aspekten verbunden, die die Lernenden in ihrem bisherigen NT-Unterricht bereits thematisiert oder zumindest angeschnitten haben. Ziel ist es, ein Bewusstsein für Sensoren zu entwickeln und diese technischen Aspekte mit naturwissenschaftlichen Phänomenen in Verbindung zu bringen.

Im Weiteren sollen der Nutzen der Sensoren in Ihrem Smartphone betrachtet werden und was die Gefahren dieser aufgezeichneten Daten für Sie darstellen können. Dahingehend sollen auch der Nutzen und Gefahren der Sensoren und ihrer Daten durch Dritte betrachtet und aufgezeigt werden.

Im Verlauf der Unterrichtssequenz werden die Lernenden in Gruppen zusammenarbeiten und sich die Arbeiten aufteilen. Dazu wird im Verlauf ein Lernjournal, bzw. Projektjournal verfasst. In diesem Journal schreiben die Lernenden ihre übergeordnete Planung auf und betrachten für jede Lektion, was sie machen wollen und am Ende was sie erreicht haben und was sie für das nächste Mal noch vorhaben, bzw. offen ist. Die Lernenden werden mit dem Lernjournal auch Besprechungen mit den Lehrpersonen vorsehen und Rückmeldungen zum laufenden Prozess erhalten. 

Am Ende der Unterrichtssequenz werden folgende Produkte vorhanden sein:

• Produkt über den Sensor (Plakat, Video, Präsentation, etc)

• Flyer über den Sensor

• Lernjournal / Projektjournal

Steckbrief

Link zur erstellen Webseite inklusive Passwort

Website - Sensoren im Smartphone

Fokussierte SuS-Aktivität

Recherchieren,  Funktionsweise betrachten, Erklären der Funktionsweise der Sensoren, Anwendungsbeispiele erarbeiten, Gefahren  der Nutzung einschätzen, Verknüpfung von unterschiedlichen Themengebieten (Naturwissenschaftliche, Informatik und Medien)

Zielstufe / Zielgruppe

9. Klasse Real/Sek gemischt. 24 SuS

Anzahl Lektionen

10 Lektionen

Unterrichtsformen

überfachliche Projektarbeit zwischen den Fächern Medien & Informatik und Natur & Technik

Klassengespräch, Gruppenarbeiten, selbständiges Lernen (Project based learning)

Anzahl benötigte Betreuer/Innen bzw. Lehrpersonen

Medien & Informatik -Lehrperson

NT - Lehrperson

Benötigte Infrastruktur

Smartphone, Tablet, Klassenzimmer, Visualizer, Poster, Drucker, Material für Experimente

Tags/Schlagwörter

#sensoren, #Smartphones, #datenspuren, #datenschutz, #sensibilisierung, #medienundinformatik, #smartphonenutzung 

Medien- Informatik -Projektbeschrieb

Unterrichtsidee

Grobplanung Unterrichtssequenz - Sensoren im Smartphone

Die Lernenden sollen ihre erworbenen Kompetenzen zu physikalischen Phänomenen auf einen oft verwendeten Alltagsgegenstand, das Smartphone und seine Sensoren erweitern und sich erschliessen.

Dabei wird in der Einstiegsdoppellektion allgemein auf die Nutzung des Smartphones eingegangen und im Anschluss auf die Sensoren fokussiert. Die SuS lernen verschiedene Sensoren grob kennen. Mit Hilfe der App “Phyphox” können die Schüler*innen die Funktionsweisen verschiedener Sensoren kennenlernen und ausprobieren. In einem zweiten Teil spezialisieren sich die Lernenden in Projektgruppen auf einen Sensor. Es werden die folgenden sechs Sensoren des Smartphones betrachtet und von Gruppen erarbeitet: Kamerasensor, GPS, Touchscreen, Rotationssensor, Beschleunigungssensor und Mikrofon. Ziel ist es, dass die SuS die  Funktionsweise erarbeiten, erklären und mit physikalischen Phänomenen in Verbindung setzen, die Anwendungsmöglichkeiten untersuchen und mögliche Gefahren einschätzen. 

Alle benötigten Materialien für die gemeinsamen Lektionen und die Gruppenarbeit werden auf Learningview abgelegt. 

Am Ende des Projekts werden die Ergebnisse den anderen Gruppen präsentiert. Die SuS sind dabei frei, wie sie ihre Erkenntnisse präsentieren wollen (Powerpoint, Video, Plakat, …). Alle Gruppen müssen aber ein Handout (Flyer) zu ihrem Sensor erstellen und den Lernenden abgeben.

Rahmenbedingungen des Unterrichtsprojektes

Das Projekt ist für eine 9. Klasse, Sek und Real gemischt, vorgesehen.  Die Gruppenarbeit sollte in heterogenen Gruppen stattfinden.

Die Sequenz dauert 10 Lektionen und wird von einer M&I- und NT-LP betreut.

Die SuS brauchen ihre Tablets und Smartphones. Evtl. braucht es noch einige NT-Materialien, falls die LP/die SuS nochmals einige Experimente repetieren wollen.

Die Gruppenarbeit benötigt eine gute Organisation der SuS, um die kurze Zeit optimal nutzen zu können. Evtl. muss die LP hierbei Hilfe leisten. 

Für die Durchführung von Experimenten ist es wichtig, das entsprechende Material bereits vorher zu beschaffen und bereit zu stellen für die Unterrichtssequenz. Das benötigte Material ist in der Grobplanung der Unterrichtssequenz aufgeführt.

Konkreter Ablauf des Medien- Informatik-Projektes

Grobplanung Unterrichtssequenz - Sensoren im Smartphone

Evaluation der Arbeiten der Schülerinnen und Schüler im Rahmen des durchgeführten Projektes

Die Evaluation erfolgt anhand eines definierten Kriterienrasters, dass die Produkte (Repräsentation und Flyer), das Projektjournal und die Selbsteinschätzung summativ betrachtet. Die Evaluation wird mit einem Prädikat zurückgemeldet.

Während des Projekts wird eine formative Rückmeldung zu ihrem aktuellen Arbeitsstand gegeben.

Die Kriterienraster sind auf der Webseite aufgeschaltet.

Bezug zum Modullehrplan Medien und Informatik

NT.1 Wesen und Bedeutung von Naturwissenschaften und Technik verstehen 

2. Die Schülerinnen und Schüler können technische Alltagsgeräte bedienen und ihre Funktionsweise erklären. 

d. können die grundlegende Funktionsweise aktueller Technologien aufgrund von Sachtexten erfassen und künftige Anwendungsmöglichkeiten unter unterschiedlichen Rahmenbedingungen skizzieren (z.B. Geothermie, Informations- und Kommunikationstechnologie, Handy in Funkzellen, GPS, Flachbildschirm, Endoskop, Induktionsherd). 

MI 1. Medien

MI.1.1.e     

• können Chancen und Risiken der Mediennutzung benennen und Konsequenzen für das eigene Verhalten ziehen (z.B. Vernetzung, Kommunikation, Cybermobbing, Schuldenfalle, Suchtpotential).

• können Verflechtungen und Wechselwirkungen zwischen physischer Umwelt, medialen und virtuellen Lebensräumen erkennen und für das eigene Verhalten einbeziehen (z.B. soziale Netzwerke und ihre Konsequenzen im realen Leben).

MI.1.3.g 

• können mit eigenen und fremden Inhalten Medienbeiträge herstellen und berücksichtigen dabei die rechtlichen Rahmenbedingungen sowie Sicherheits- und Verhaltensregeln.

MI.1.3.h

• können allein und in Arbeitsteams mit medialen Möglichkeiten experimentieren und sich darüber austauschen.

MI.1.4.f

• können kooperative Werkzeuge anpassen und für gemeinsames Arbeiten, Meinungsaustausch, Kommunikation sowie zum Publizieren einsetzen (z.B. Blog, Wiki)

MI.2 Informatik 

3. Die Schülerinnen und Schüler verstehen Aufbau und Funktionsweise von informationsverarbeitenden Systemen und können Konzepte der sicheren Datenverarbeitung anwenden. 

l. kennen die wesentlichen Eingabe-, Verarbeitungs- und Ausgabeelemente von Informatiksystemen und können diese mit den entsprechenden Funktionen von Lebewesen vergleichen (Sensor, Prozessor, Aktor und Speicher). 

n. können die Risiken unverschlüsselter Datenübermittlung und -speicherung abschätzen. 

Theoriebezug

Projektlernen:

NT: In der Planung werden verschiedene naturwissenschaftliche Phänomene behandelt. Diese sollten die SuS bereits behandelt haben und werden hier in Bezug auf Sensoren betrachtet.

Informatik: Das Fachwissen der SuS bezüglich Sensoren wird erarbeitet.

Medienkompetenzen: Schulen fördern Medienkompetenzen in drei verknüpften Handlungsfeldern: Wissen, Nutzung und Reflexion. Die Mediennutzung, die Medienreflexion und das Medienwissen werden in den Einstiegslektionen unserer Unterrichtsplanung behandelt.

Mediendidaktik: Die Mediendidaktik behandelt die Medien als methodisches Werkzeug für den Unterricht. In diesem Projekt sind Medien ein unterstützendes Element und die SuS sollen die Medien, die sie kennen, entsprechend nutzen und ihre Fähigkeiten/Fertigkeiten vertiefen.

Überfachliches: zusammenarbeit in einer Gruppe

Quelle: Senn-Albrecht, Flurin/Tilemann, Friederike: Medienbildung «Mehr als nur klicken» – Medienkompetenz als Unterrichtsziel. In: Naas, Marcel (Hg.): Kompetenzorientierter Unterricht auf der Sekundarstufe I. Erziehungswissenschaftliche und fachdidaktische Perspektiven. HEP Verlag.

Ausblick

Fokussierung auf Smartphone kann erweitert werden auf  "Internet of Things".

Zeitplan und Aufteilung der Arbeiten für das Medienprojekt