Computertechnik und Programmierung

mit Python und micro:bit

Freischaltcode

131 Seiten

2021 | 2020 B
Wings Lernmedien AG (Hersteller)
978-3-0363-0323-9 (ISBN)

Infos

Ein Einstieg in die Programmierung an Hand von Python. Diese Programmiersprache wurde gewählt, weil die Syntax so ausgelegt sind, dass die Interpretation des Quellcodes, soweit dies möglich ist, auf einer einfachen Lesbarkeit beruht. Zentral im Lehrmittel ist der Praxisteil Programmierung. Auf Basis der frei verfügbaren interaktiven Lernumgebung PyCharm Educational (Windows und Mac) werden die Grundlagen der Programmierung anhand konkreter Aufgabenstellungen gefestigt. Mit dem mitgelieferten micro:bit besteht die Möglichkeit Algorithmen fassbar zu gestalten.

Die Themen Zahlensysteme, Codierung, Netzwerke, Datensicherheit und Datenbanken vermitteln die theoretischen Grundlagen der Computertechnik

Auf dieser Basis werden dann verschiedene Projekte realisiert und mit dem micro:bit visualisiert.

micro:bit

Mit dieser LED-Platine kann das trockene Thema Programmierung erlebbar gemacht werden. Sie wird mit Hilfe eines USB-Kabels am PC angeschlossen. Das Kabel und der allfällig nötige Adapter von USB-C auf USB-A sind im Lieferumgang enthalten.

Der micro:bit ist ein kleiner Einplatinencomputer, der vom britischen Medienhaus BBC im Jahr 2015 vorgestellt wurde. Er verfügt über eine LED-Matrix, zwei Knöpfe, einen Beschleunigungssensor sowie weitere, in dem Lehrmittel nicht benutzte, Funktonalität.

Die Unterlage und der micro:bit sind ideal für den obligatorischen Unterricht oder Wahlfächer in der Sekundarstufe I und II.

Auf Wunsch kann das Lehrmittel auch in schwarzweiss gedruckt werden. Eine detaillierte Inhaltsübersicht finden Sie im Inhaltsverzeichnis. Das E-Book ist über Edubase verfügbar.

Autoren: Pascal Helfenstein, Peter Skrotzky

Inhalt

1 Vorwort 1
1.1 Begleitdokumente und Dateien
1.2 Videos zum Lehrmittel
1.3 PyCharm Educational Kurs
1.3.1 Firmware für den micro:bit

2 Einführung in die Programmierung
2.1 Was ist ein Computerprogramm?
2.2 Was sind Algorithmen?
2.3 Wo werden Algorithmen eingesetzt?
2.4 Daten, Informationen, Wissen
2.5 Was sind Variablen?
2.6 Wie können Algorithmen dargestellt werden?
2.7 Struktogramme
2.8 Basiselemente von Struktogrammen
2.8.1 Sequenz (hintereinander auszuführende Programmanweisungen)
2.8.2 Auswahl / Selektion (Verzweigungen)
2.8.3 Wiederholung / Iteration (Schleifen)
2.9 Struktogrammeditor Structorizer
2.9.1 Einführungsvideo in die Grundlagen von Structorizer
Übung 2.10 A Berechnung
Übung 2.10 B Rabatt
2.11 Turtlegrafik
2.11.1 Befehlsübersicht
2.11.2 Beispiel 1: Haus 13
2.11.3 Beispiel 2: Rotierende Quadrate
Übung 2.12 A Haus mit drei Fenstern
Übung 2.12 B Stern
Übung 2.12 C Bewegende Quadrate
Übung 2.12 D Zusatzaufgaben Struktogramme

3 Codierungen und Zahlensysteme
3.1 Codierungen
Übung 3.2 A Codierungen im Alltag
3.3 Codierung von Dezimalzahlen
Übung 3.4 A Decodieren von farbcodierten Zahlen
Übung 3.4 B Farbcodieren von Zahlen
3.5 Codierung mit zwei Farben
Übung 3.6 A Codierung von Zahlen bis 20 mit zwei Farben
3.7 Codierung von Zahlen mit 16 Farben
Übung 3.8 A Decodieren von Zahlen mit 16 Farben
Übung 3.8 B Codieren von Zahlen mit 16 Farben
3.9 Von Farben zu Ziffern
3.10 Zahlensysteme
3.11 Umrechnen zwischen Zahlensystemen
3.11.1 Umrechnen vom Binär- ins Dezimalsystem
3.11.2 Umrechnen vom Hexadezimal- ins Dezimalsystem
3.11.3 Umrechnen vom Dezimal- ins Binärsystem
3.11.4 Umrechnen vom Dezimal- ins Hexadezimalsystem
3.11.5 Umrechnen vom Binär- ins Hexadezimalsystem
3.11.6 Umrechnen vom Hexadezimal- ins Binärsystem
Übung 3.12 A Binär- und Hexadezimalsystem
Übung 3.12 B Umrechnen zwischen Dezimal- und Binärsystem
Übung 3.12 C Umrechnen zwischen Dezimal- und Hexadezimalsystem
3.13 Bits und Bytes

4 Programmieren mit Python und dem micro:bit
4.1 Warum Python?
4.2 Python Grundlagen mit PyCharm und dem micro:bit

5 Zeichen und Bilder
5.1 Grundlegendes
5.2 Interpretation von Bitfolgen
Übung 5.3 A Codierung von Zeichen
5.4 ASCII-Code
Übung 5.5 A Codierung von Zeichen
5.6 Erweiterung des ASCII-Codes
5.7 Unicode
5.7.1 UTF-8 Zeichencodierung
5.7.2 UTF-16 Zeichencodierung
5.7.3 Unicodezeichen auf dem Computer verwenden
5.8 Bilder
5.8.1 Vektorgrafik
5.8.2 Pixelgrafik/Rastergrafik
5.8.3 Farben auf dem Computer
5.8.4 Bildkomprimierung
5.8.5 Das LZW-Verfahren
5.8.6 Dateiformate
5.8.7 Huffman-Codierung
Übung 5.9 A Speicherplatz berechnen
Übung 5.9 B Richtig oder falsch?
Übung 5.9 C LZW-Komprimierung
Übung 5.9 D LZW-Dekomprimierung
Übung 5.9 E Huffman-Codierung
Übung 5.9 F Huffman-Decodierung

6 Netzwerke
6.1 Grundbegriffe
Übung 6.2 A Vorwissen
6.3 Von Ihrem Computer ins Internet
6.4 Netzwerkeinstellungen
6.4.1 Netzwerkeinstellungen anzeigen
6.5 TCP/IP
6.5.1 IP-Adressen
6.5.2 DHCP
6.5.3 DNS
6.5.4 URL
6.5.5 Ports
Übung 6.6 A Grundbegriffe
Übung 6.6 B IP-Adressen
6.7 Bedrohungen aus dem Internet
6.7.1 Wie Malware auf Ihren Computer gelangen kann
6.7.2 Arten von Malware
6.7.3 Erkennen von Malware/Betrügern
6.7.4 Nützliche Informationen
6.8 WLAN
6.9 Zertifikate

7 Datensicherheit
7.1 Informationssicherheit
7.2 Symmetrische Verschlüsselungsverfahren
7.2.1 Monoalphabetische Verschlüsselungen
7.2.2 Polyalphabetische Verschlüsselungen
7.2.3 Moderne Verschlüsselungsverfahren
7.2.4 Der Schlüsselaustausch
Übung 7.3 A Schlüssel
Übung 7.3 B Vigenère-Verschlüsselung
7.4 Die Dominate – Eine graphische Verschlüsselung
7.5 RSA – Ein Public-Key-Verfahren
7.5.1 Bestimmen des öffentlichen und privaten Schlüsselpaares
7.5.2 Sicherheit von RSA
Übung 7.6 A RSA
Übung 7.6 B Dominate
7.7 Hashfunktionen
7.7.1 Kryptographische Hashfunktionen
7.7.2 Bekannte kryptographische Hashfunktionen
7.7.3 Knacken von kryptographischen Hashfunktionen
7.7.4 Schutzmassnahmen
7.8 Digitale Signaturen

8 Datenbanken
8.1 Einsatz
8.2 Grundlagen und Begriffe
8.3 Datenbankmanagementsysteme
8.4 Datenbankabfragen
8.4.1 Abfragen über eine Tabelle
8.4.2 Zusammenfassen von Resultaten
8.4.3 Aggregatsfunktionen
8.4.4 Abfragen über mehrere Tabellen
8.4.5 Verschachtelte Abfragen
Übung 8.5 A Abfragen über eine Tabelle
Übung 8.5 B Abfragen über mehrere Tabellen
8.6 Bearbeiten von Datensätzen
8.6.1 INSERT – Datensätze einfügen
8.6.2 UPDATE – Datensätze verändern
8.6.3 Datensätze löschen
Übung 8.7 A Bearbeiten von Datensätzen
9 Anhang Softwareinstallation
9.1 Vimeo Videokanal
9.2 Softwarepakete zu Grundlagen der Programmierung mit Struktogrammen
9.3 Softwarepakete für die Einführung in Python
9.4 Lehrmittelbegleitende Unterlagen
9.5 Kursumgebung in PyCharm Educational

10 Cheatsheet

Index

Produkt-Details

• Verlagsort: Schindellegi
• Sprache: deutsch
• Maße: 210 x 297 mm
• Themenwelt: Kinder- / Jugendbuch ► Sachbücher ► Naturwissenschaft / Technik
• Themenwelt: Mathematik / Informatik ► Informatik
• Schlagworte: Computertechnik • Programmierung • Python
• ISBN-10: 3-0363-0323-5 / 3036303235
• ISBN-13: 978-3-0363-0323-9 / 9783036303239
• Zustand: Neuware