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Schularten
Realschule Mittelschule
Jahrgangsstufen
8 6 7
Altersstufe
Sekundarstufe I
Fächer
Informationstechnologie Informatik und digitales Gestalten
Fachgruppen
MINT musisch-gestaltender Bereich
Zeitdauer
2 UE
Hardware
PC/Laptop Smartphone Tablet Tastatur
Software
Online-Office mebis Lernplattform
Individuum
Möglichkeit der Selbststeuerung von Lernort, -Tempo und -Zeitpunkt
Peer Group
Gemeinsames Finden und Planen des Lösungswegs Kollaboratives Erstellen des Arbeitsergebnisses Austausch über das Arbeitsergebnis
Weg und Ziel
Aufgabenstellung, die kreative Lösungswege ermöglicht Digitale Medien zur Dokumentation / Bearbeitung
Realschule | Informationstechnologie | 1.4 Informationsaustausch
  • Kompetenzerwartungen
    • wenden einfache Codierungsvorschriften an, um Kommunikationsvorgänge (z. B. zwischen Mensch und Maschine) nachzuvollziehen.
Realschule | Informationstechnologie | 1.4 Informationsaustausch
  • Kompetenzerwartungen
    • nutzen ein Kommunikationsmodell, um grundlegende Vorgänge und Rahmenbedingungen des Informationsaustausches zu analysieren.
  • Inhalte zu den Kompetenzen
    • Stellenwertsysteme: Dezimal- und Dualsystem
    • analoge und digitale Informationsdarstellung; Digitalisierung
2.3 Daten und Informationen analysieren, vergleichen, interpretieren und kritisch bewerten
1.2 Funktionsweisen und grundlegende Prinzipien von Medienangeboten und Informatiksystemen durchdringen und zur Bewältigung neuer Herausforderungen einsetzen
5.4 Potenziale und Risiken der Digitalisierung und des Mediengebrauchs für das Individuum und die Gesellschaft beurteilen

Die Caesar-Verschlüsselung

In der Digitalen Lernaufgabe (DigLA) beschäftigen sich Schüler mit der Caesar-Verschlüsselung, einer der ältesten bekannten Methoden, die vom römischen Kaiser Julius Caesar verwendet wurde, um geheime Botschaften auszutauschen. Die etwa 90-minütige Lernaufgabe umfasst nicht nur die Funktionsweise dieser Methode, sondern auch eine kritische Betrachtung der Sicherheit von Verschlüsselungsverfahren.

Codierung einer Nachricht
Codierung einer Nachricht CC BY-NC-SA 4.0 ISB | Fachreferat Mathematisch-naturwissenschaftlicher und informationstechnischer Bereich | Abteilung Realschule
Caesar-Verschlüsselung als Beispiel einer Codierung
Caesar-Verschlüsselung als Beispiel einer Codierung CC BY-NC-SA 4.0 ISB | Fachreferat Mathematisch-naturwissenschaftlicher und informationstechnischer Bereich | Abteilung Realschule

Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich das Wissen, wie Codierung allgemein funktioniert und wenden dieses im Anschluss am Beispiel der Caesar-Verschlüsselung praktisch an.
Sie erfahren, dass bei der Codierung jedes einzelne Zeichen eines Zeichenvorrats mit Hilfe einer Codierungsvorschrift bzw. eines geheimen Schlüssels in das entsprechende Zeichen eines zweiten Zeichenvorrats übertragen wird. Nur wer Kenntnis über den Schlüssel hat, kann die codiert übermittelte Nachricht im Anschluss wieder entschlüsseln und lesbar machen. Anhand der Caesar-Verschlüsselung und mit Kenntnis des Schlüssels ent- und verschlüsseln sie selbst einfache Nachrichten.
Anhand geheimer Botschaften, die mit einem selbst gewählten und geheimen Schlüssel mit Hilfe der Caesar-Chiffre verschlüsselt sind, entwickeln sie gemeinsam Methoden, die Caesar-Verschlüsselung zu „knacken“.
Es werden Unterrichtsformen angewandt, bei denen die Kreativität sowie die Selbsttätigkeit gefördert werden. So werden die Schülerinnen und Schüler im Verlauf der Unterrichtseinheit immer wieder dazu angehalten, persönliche Einschätzungen oder Meinungen abzugeben und mit ihren Mitschülerinnen und Mitschülern zu diskutieren. Hier werden vor allem die prozessbezogenen Kompetenzen „Darstellen” und „Interpretieren”, „Anwenden”, „Begründen” und „Bewerten” sowie „Kommunizieren” und „Kooperieren” gestärkt.

Die digitale Lernaufgabe „Caesar-Verschlüsselung“ gliedert sich in drei Abschnitte: „Codierung und Decodierung – Nachrichten sicher übertragen“, „Wie funktioniert die Caesar-Verschlüsselung?“ und „Wie sicher ist die Caesar-Verschlüsselung?“.

Codierung und Decodierung – Nachrichten sicher übertragen

Zum Einstieg in die Lernaufgabe informieren sich die Schülerinnen und Schüler, wie Codierung und Decodierung einer Nachricht grundsätzlich funktionieren. Anhand eines einfachen Beispiels erfahren die Lernenden, dass zur Codierung einer Nachricht zwei Zeichenvorräte und eine Codierungsvorschrift notwendig sind und der Empfänger zur Decodierung der Nachricht auch die beiden Zeichenvorräte und den Schlüssel kennen muss (Einzelarbeit, 10 Minuten).

Wie funktioniert die Caesar-Verschlüsselung?

Im Anschluss machen sich die Schülerinnen und Schüler mit der Caesar-
Verschlüsselung vertraut und decodieren (Aufgabe 1) bzw. codieren (Aufgabe 2) eine Nachricht mit Hilfe des abgebildeten Klar- bzw. Geheimalphabets. Bei der folgenden Aufgabe 3 codieren die Schülerinnen und Schüler eine eigene Nachricht mit Hilfe einer Internetseite mit einem selbst gewählten Schlüssel und posten ihre codierte Nachricht im Forum darunter (Einzelarbeit, 15 Minuten).


Die Lernenden suchen sich im Anschluss eine Geheimbotschaft eines Mitschülers bzw. einer Mitschülerin aus und versuchen diese mithilfe der gegebenen Internetseite zu decodieren (Aufgabe 4).


Die Anzahl der Versuche wird notiert und die decodierte Nachricht schließlich als Antwort des Forumsbeitrags gepostet. In einer Abstimmung wird die Anzahl der benötigten Versuche gepostet (Einzelarbeit, 15 Minuten).


In einem kurzen Unterrichtsgespräch kann das Abstimmungsergebnis besprochen werden. Idealerweise stellt sich heraus, dass die Mehrheit nicht allzu viele Versuche benötigt hat, was dann die Überleitung zum dritten Abschnitt der Lernaufgabe darstellt.

Wie sicher ist die Caesar-Verschlüsselung?

Die Lernenden erstellen digitale Plakate (Aufgabe 5) mit Strategien, wie die Caesar-Verschlüsselung schneller „geknackt“ werden kann (Gruppenarbeit, 30 Minuten). Die fertigen Plakate werden in einem klasseninternen Forum gepostet, gegenseitiges Feedback wird abgegeben und besprochen
(Partnerarbeit, 10 Minuten).


In der letzten Aufgabe geben die Schülerinnen und Schüler ihre Meinung zu Simons These zur Erhöhung der Sicherheit (Aufgabe 6) in einem klasseninternen Forum ab und diskutieren über die Richtigkeit
dieser Aussage (Einzelarbeit, 10 Minuten).


Im Abschluss der DigLA bekommen die Schülerinnen und Schüler einen kleinen Ausblick, warum Verschlüsselung die Grundlage sicherer Kommunikation darstellt. Anhand zweier Artikel, die in der Aufgabe verlinkt sind, können sich die Lernenden über https und verschlüsseltes Kommunizieren im Internet informieren.

Die Digitale Lernaufgabe ist in einem mebis-Kurs im Themen-Format umgesetzt. Alle Textseiten und Aktivitäten sollten für die Lernenden von Anfang an sichtbar sein.
In der Aufgabe selbst wird ausschließlich auf Aktivitäten, die in die Lernplattform integriert sind, zurückgegriffen. An mehreren Stellen wird das Forum, die Abstimmung sowie die Applikation Aufgabe verwendet.
Als Material kommt ausschließlich die Textseite zum Einsatz.

Aufgrund des modularen Aufbaus des Fachlehrplans in Informationstechnologie ist eine jahrgangsstufenweise Zuordnung der Module nicht möglich. Deshalb kann diese Digitale Lernaufgabe auch in anderen Jahrgangsstufen der Realschule bearbeitet werden.

Anstatt alle Textseiten und Aktivitäten von Anfang an freizuschalten, könnten einzelne Textseiten und Aktivitäten auch verborgen werden, um so z. B. nur einzelne Aufgaben zu nutzen und die Lernaufgabe individuell an den eigenen Unterricht anzupassen.

Alle Einzelarbeitsaufträge könnten auch in Partnerarbeit gelöst werden.
Bei Aufgabe 4 können die Schülerinnen und Schüler auch mehrere Nachrichten entschlüsseln.
Der Ausblick am Ende der Lernaufgabe kann von den Lernenden auch als Hausaufgabe erledigt werden oder zur Differenzierung für schnelle Schülerinnen und Schüler dienen.

Weitere Aufgaben aus dem Zielbereich

Alle ansehen (12)

Progettare una gita scolastica a Roma

In diesem Kurs planen und organisieren die Schülerinnen und Schüler gemeinsam eine viertägige Studienfahrt nach Rom. Sie überlegen auf Italienisch, welche Sehenswürdigkeiten besichtigt werden sollen, wie die Freizeitgestaltung aussehen wird und wohin zum Essen gegangen wird.

Aeneas – Flucht aus Troja

Illustrierende Aufgaben zum LehrplanPlus Latein 5/6. Der Kurs umfasst Aufgaben zu den drei Gegenstandsbereichen Text, sprachliche Basis und kultureller Kontext zum Thema Aeneas.

QR-Code Lese- und Hörrallye: Weltall

Mit dieser Digitalen Lernaufgabe (DigLA) werden Sprachkompetenzen und damit Schreibmotivation, Leseverständnis und darüber hinaus die Hörkompetenzen der Schülerinnen und Schüler gefördert. Das Ziel ist es, Sprache effektiv in Kommunikation und Interaktion einzusetzen.

Sulle tracce di Giovanni Boccaccio

Die hier vorliegende Digitale Lernaufgabe (DigLA) zeigt verschiedene Möglichkeiten auf, wie mit einem literarischen Text, der evtl. auch einer älteren Sprachstufe angehört, umgegangen werden kann und wie eine Einordnung ins Leben und Werk des Autors erfolgen könnte.

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