Die Wetterstation auf dem Schuldach
AFB I–IIDie Physik-AG hat auf dem Schuldach eine kleine Wetterstation montiert. Ein Messrechner schreibt jede Messung als eine Zeile in die Datei messung.csv. Ein Mitschüler öffnet die Datei und sieht nur Zahlen, getrennt durch Semikolons. In der Anleitung der Station steht: Spalte 1 = Datum, Spalte 2 = Uhrzeit, Spalte 3 = Lufttemperatur in °C, Spalte 4 = Luftdruck in hPa, Spalte 5 = relative Luftfeuchte in %.
- Ordnen Sie den Werten der hervorgehobenen dritten Zeile ihre Bedeutung zu und formulieren Sie daraus zwei Informationen über das Wetter.
- Erklären Sie mithilfe der Begriffe Daten und Information, warum die Datei für den Mitschüler ohne die Anleitung wertlos ist, obwohl der Messrechner mit denselben Zahlen problemlos Mittelwerte berechnen kann.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
19.09. = Datum, 07:00 = Uhrzeit, −0,6 = Lufttemperatur −0,6 °C, 1021 = Luftdruck 1021 hPa, 91 = relative Luftfeuchte 91 %.
Zwei mögliche Informationen: „Am Morgen des 19. September hatte es um 7 Uhr leichten Frost (−0,6 °C) — auf Wegen kann es glatt sein.“ und „Die Luft war mit 91 % Luftfeuchte fast gesättigt; Nebel oder Reif sind wahrscheinlich.“ Auch zulässig: Temperatursturz um gut 20 °C gegenüber dem Vortag 13 Uhr, hoher Luftdruck. Vollständig ist die Antwort mit fünf korrekten Zuordnungen und zwei Aussagen, die über das bloße Nennen der Zahl hinausgehen.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Die Datei enthält nur Daten: Zeichen ohne festgelegte Bedeutung. Erst die Anleitung legt fest, dass z. B. die dritte Zahl eine Temperatur in °C ist — damit werden die Daten zu Information. Diese Bedeutung legt ein Mensch fest, nicht der Rechner. Der Messrechner braucht sie zum Rechnen nicht: Er addiert die Zahlen einer Spalte und teilt durch ihre Anzahl, ganz gleich, was sie bedeuten. Ein Computer arbeitet also immer nur mit Daten; ohne die Anleitung kann der Mitschüler dagegen nicht einmal sagen, ob „1021“ ein Druck, eine Hausnummer oder eine Uhrzeit ist.
Die Schulbuchausgabe
AFB II–IIIZu Beginn des Schuljahres holen sich 180 Schülerinnen und Schüler der Klassenstufe 10 in der Aula ihre Schulbücher ab. Jede Klasse hat eine Bücherliste mit sechs Titeln; die Bücher liegen auf sechs Tischen, jeder Tisch trägt ein Schild mit dem Fach. Ausgegeben werden darf ein Buch nur gegen Unterschrift auf der Ausleihliste der Klasse. Tim aus der SV hat dafür eine Anleitung geschrieben, die neben dem Eingang hängen soll. Er meint: „Das ist doch Orga, keine Informatik — da läuft ja gar kein Computer.“
- Überprüfen Sie, ob Tims Anleitung die Anforderungen an einen Algorithmus erfüllt. Belegen Sie Ihr Ergebnis an mindestens drei Stellen des Aushangs.
- Entwickeln Sie eine verbesserte Anleitung für die Bücherausgabe, die ein Algorithmus im Sinne der Informatik ist.
- Nehmen Sie Stellung zu Tims Aussage, die Bücherausgabe habe mit Informatik nichts zu tun.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Die Anleitung ist kein Algorithmus, weil mehrere Schritte nicht eindeutig sind und das Ende nicht sicher erreicht wird. Belege (drei genügen): Schritt 1 „irgendwo“ lässt offen, wo man sich anstellt. Schritt 2 „die Bücher, die du brauchst“ — welche das sind, legt erst die Bücherliste fest, die nicht erwähnt wird. Schritt 3 „frag jemanden“ nennt keine zuständige Person und sagt nicht, was danach geschieht. Schritt 4 „wenn alles okay ist“ ist kein prüfbares Kriterium. Schritt 5 lässt offen, was wiederholt wird und woran man „fertig“ erkennt; es ist nicht gesichert, dass das Verfahren nach endlich vielen Schritten endet.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Eine mögliche Lösung:
1. Stelle dich an Tisch 1 an. 2. Suche auf der Bücherliste deiner Klasse das Fach dieses Tisches. 3. Steht das Fach auf der Liste und liegt der Titel bereit, nimm genau ein Exemplar davon. 4. Ist der Titel vergriffen, schreibe deinen Namen und den Titel auf den Zettel „Fehlt“ am Tisch. 5. Ist dies Tisch 6, gehe weiter zu Schritt 7. 6. Sonst gehe zum Tisch mit der nächsthöheren Nummer und fahre bei Schritt 2 fort. 7. Unterschreibe auf der Ausleihliste deiner Klasse neben jedem Titel, den du erhalten hast. 8. Verlasse die Aula. — Ende.
Bewertet wird: Jeder Schritt ist ohne Rückfrage ausführbar, Sonderfälle (Fach nicht auf der Liste, Buch vergriffen) sind geregelt, und das Verfahren endet sicher nach sechs Tischen.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Erwartet wird eine begründete Position, meist: Tims Aussage trifft nicht zu. Gegenstand der Informatik ist die systematische Verarbeitung von Information, nicht der Computer — er ist nur das Werkzeug. Wer einen Ablauf in eindeutige, endliche Einzelschritte zerlegt, entwirft einen Algorithmus; das funktioniert auf Papier genauso wie im Prozessor (vgl. schriftliches Multiplizieren, Euklid-Algorithmus). Die Bücherausgabe ist dabei ein Fall von Informatik ohne Rechner.
Eine differenzierte Antwort räumt ein: Tims ursprünglicher Aushang ist tatsächlich keine Informatik, weil er nicht eindeutig ist — informatisch wird die Sache erst durch die präzise Fassung aus b). Auch die Position „teils, teils“ ist zulässig, wenn sie beide Seiten mit Fachbegriffen belegt. Vollständig ist die Antwort mit Position, Definition von Informatik als Begründung und einem Bezug auf die konkrete Anleitung.