Lehrerzimmer

Unsere Fachschaft Informatik hat sich – mit Geld vom Elternbeirat – den Digi-Comp II gekauft:

Das ist ein Computer, ganz aus Holz. Also gut: Es ist kein Computer, sondern ein Rechner, der vor allem multiplizieren und addieren kann. Aber das mit dem Holz stimmt. Betrieben wird er mit kleinen Metallmurmeln.

Im Prinzip kann der Digi-Comp Rechnungen vom Typ x * y + z ausführen, also etwa: 5 * 3 + 20 (gibt 35).
Wenn man nur addieren will, rechnet man einfach x * 1 * z, also etwa: 5 * 1 + 20 (gibt 25); wenn man nur multiplizieren will, setzt man z auf 0.

Diese drei Werte x, y und z stellt man am Rechner in den drei Registern ein:

Im Moment ist links 1+2+0 eingestellt, also 3.
In der Mitte steht 0+0+0+8, also 8.
Und im rechten Register stehen lauter Nullen, also 0.
Der Rechner ist also bereit, 3*8+0 zu rechnen.

Das rechte Register heißt auch Akkumulator. In dem wird nach und nach hochgezählt, bis am Schluss das richtige Ergebnis dort angezeigt wird. Gerechnet wird nämlich nach folgendem Prinzip:

Aus der Eingabeeinstellung:
 3 * 8 + 0
wird nach vier Kugeldurchgängen:
 2 * 8 + 8
wird nach weiteren vier Kugeldurchgängen:
 1 * 8 + 16
wird nach weiteren vier Kugeldurchgängen:
 0 * 8 + 24
- und dann bleibt der Rechner stehen. Das Ergebnis – 24 – kann man im Akkumulator ablesen.

Das Herzstück der Maschine sind drei Flipflops oben, an denen eine herunterrollende Kugel am Anfang vorbei muss. Je nach deren Einstellung gibt es vier Wege, die die Kugel nehmen kann:

• Im Startzustand nimmt die Kugel den schwarzen Weg; sie verringert dabei das linke Register um 1 und erhöht das Akkumulator-Register um – ja, das hängt vom Schalter M4 ab, der für das vierte Bit (also 0 oder 8) des Multiplikanden steht: der leitet die Kugel entweder zum Ausgang weiter oder lässt sie weiter zum Akkumulator rollen, den sie dann um 8 erhöht (weil sie an der Stelle eingeleitet wird, wo das vierte Bit im Akkumulator steht).
• Danach haben die Flipflops eine andere Stellung, die nächste Kugel nimmt den rosafarbenen Weg; sie erhöht das Akkumulator-Register um – ja, das hängt vom Schalter M2 ab, der für das zweite Bit (also 0 oder 2) des Multiplikanden steht: der leitet die Kugel entweder zum Ausgang weiter oder lässt sie weiter zum Akkumulator rollen, den sie dann um 2 erhöht (weil sie an der Stelle eingeleitet wird, wo das zweite Bit im Akkumulator steht).
• Danach haben die Flipflops eine andere Stellung, die nächste Kugel nimmt den blauen Weg; sie erhöht das Akkumulator-Register um 0 oder 4, je nach dem entsprechenden Bit im Multiplikand.
• Danach haben die Flipflops eine andere Stellung, die nächste Kugel nimmt den grünen Weg; sie erhöht das Akkumulator-Register um 0 oder 1, je nach dem entsprechenden Bit im Multiplikand.
• Danach haben die Flipflops wieder die Ausgangsstellung. Wenn der Multiplikator, also das linke Register, auf 0 steht, ist die Rechnung beendet und die Kugeln rollen direkt durch nach unten.

Die vier Kugeldurchgänge braucht es deshalb, weil bei jeder Kugel nur ein Bit des Multiplikanden zum entsprechenden Bit des Akkumulators dazugezählt wird, und das Multplikanden-Register ist 4 Bit groß. Erst nach vier Kugeln ist der volle Registerinhalt zum Akkumulator addiert worden.

Division und SUbtraktion sind durch Berechnung des Zweierkomplements möglich, für das es eine Einstellung gibt. Außerdem kann man die Anzahl der durchrollenden Kugeln berechnen lassen (pro Kugel wird der Akkumulator um 1 hochgezählt, die anderen Register spielen keine Rolle). Sehr spannend ist auch einfach nur das binäre Hochzählen, wie der Übertrag da mechansich gelöst ist. Ein schönes Spielzeug.

Mehr über den Digi-Comp II steht hier. Angefangen hat er als Lernmittel aus den 1960er Jahren, seit einem halben Jahr gibt es einen etwas modernisierten Nachbau davon – leider ist es recht umständlich und teuer, sich den aus den USA zu besorgen.

Beispielrechnung 3 x 11:

Eigentlich geht es in der Informatik gar nicht so ums Programmieren. Auch in der Schule nicht. Aber wenn man nicht programmieren kann, macht einem die Oberstufe keinen Spaß – ob man eine Algorithmus verstanden hat, zeigt sich oft erst beim Programmieren, und wenn man die Konzepte, die man so lernt, ausprobieren möchte, kommt man am Programmieren nicht vorbei. Die Programmierung ist die größte Quelle für Frustration im Informatikunterricht der Oberstufe. Deshalb habe ich hier zusammengestellt, was ein Zehntklässler programmieren können muss, um sich in der Oberstufe wohl fühlen zu können. So viel ist es gar nicht, Felder habe ich sogar ausgelassen.

1. Klassendiagramme in eine Programmiersprache umsetzen können.

Setze folgendes Klassendiagramm in zwei Klassen in einer Programmiersprache um. Achte dabei darauf, die im Diagramm verlangten Konstruktoren zu formulieren. In ihnen werden jeweils die Attributwerte auf die übergebenen Werte gesetzt. – Ein neues Raumschiff soll dabei standardmäßig und automatisch ein Crewmitglied namens “Floyd” mit Geschicklichkeit 12 haben.

2. Struktogramme lesen und in Java umsetzen können.

Ergänze bei der Klasse Raumschiff die Methode

void geschwindigkeitAendern(int geschwindigkeitNeu)

nach folgendem Struktogramm:

3. Pseudocode lesen und in Java umsetzen können; Zählschleifen.

Setze folgenden Pseudocode in eine Java-Methode um. Achte dabei auf die Einrückungen, sie geben an, wann eine Zählschleife oder Bedingung zu Ende ist. Die Methode testet für jede ganze Zahl >1, ob es eine kleinere Zahl (mindestens 2) gibt, durch die man sie restlos teilen kann. Wenn ja, handelt es sich bei der ursprünglichen Zahl um keine Primzahl; wenn keine solche Zahl gefunden wird, dann schon.

boolean istPrimzahl(int a):
  wenn a kleiner als 2 ist:
      gib false zurück
  zähle die Variable i von 2 bis einschließlich a-1 hinauf:
      wenn a%i1 gleich 0 ist:
            gib false zurück
  gib true zurück

In vier Wochen gibt es an meiner Schule einen Vortrag für Eltern und Lehrer und interessierte Schüler zum Thema “ethische Perspektiven für das Mitmachnetz. Dabei geht es u. a. um die Gefahren des Internets.” Kostet 3 Euro. Ich glaube, da werde ich hingehen.

These, über die ich noch nicht viel nachgedacht habe: Ich finde die Art Allgemeinbildung, die einen in die Lage versetzt, dass man die Fragen in Abituraufgaben in den verschiedenen Fächern verstehen und einordnen kann, ziemlich ausreichend. Zu dieser Allgemeinbildung müssen natürlich noch andere Techniken kommen (schreiben, erklären, recherchieren).

(Musikabitur: Ist ein echtes Gerenne. Es gibt 4 Themen zur Auswahl, zu jedem Thema etwa drei Hörbeispiele, und diese zwölf Hörbeispiele sind so versetzt, dass immer die Schüler von Thema 1 ins Nebenzimmer gehen und ein Hörbeispiel anhören, danach die von Thema 2, dann 3, 4, und wieder Thema 1 mit ihrem zweiten Hörstück und so weiter.)

Die Fragen im Musik-Abi habe ich jedenfalls alle verstanden, und einige wenige Aufgaben hätte ich auch beantworten können.

Vorgestern ist Ray Harryhausen mit 92 Jahren gestorben. Frau Rau meinte, ich soll etwas über ihn schreiben, weil sie noch nie jemanden über ihn hat reden hören außer mich.

Wenn man sagt, dass Harryhausen ein Hollywood-Tricktechniker der 1950er und 1960er Jahre war, dann reicht das nicht. Er prägte die Fantasy- und Abenteuerfilme seiner Zeit mt seine weiterentwickleten Stop-Motion-Technik. Man kennt vor allem Sindbads 7. Reise und die Skelett-Kampfszenen aus Jason und die Argonauten:

Immer noch sehenswert.

Ray Bradbury war ein Jugendfreund und Weggenosse von Ray Harryhausen, in A Graveyard For Lunatics machte er ihn als “Roy Holdstrom” zu einer zentralen Figur des Romans. Harryhausens letzter wichtiger Film war Kampf der Titanen, die alte Fassung von 1981. — Ah, die 1980er! Ich kann mich noch gut an die Cinema-Spezial-Ausgabe zu Science-Fiction und Fantasy-Filmen aus dieser Zeit erinnern.

Trinke gerade einen Cognac auf Ray Harryhausen, zusammen mit Frau Rau, die endlich von der re:publica zurück ist und Spannendes erzählt.

Diese Woche: Elternsprechabend, angenehm und entspannt. Keine schwierigen Themen diesmal. Dann war da noch die Einschreibung für zukünftige Fünftklässler – immer wieder spannend: mehr Schüler, weniger Schüler, mehr mit Probeunterricht oder weniger? (Probeunterricht: An dem kann jeder Grundschüler teilnehmen, egal was er für Noten hat. Wer den besteht, kann auch ohne Gymnasialempfehlung aufs Gymnasium.)

Und es gab die letzten Stunden vor dem Abitur. Seit zwei Wochen müssen die Schüler nur noch in ihren Abiturkursen erscheinen. Manche Jahrgänge fangen erst jetzt das Mitarbeiten an, andere sind von Anfang an fleißig dabei.

In meinen Kursen müssen Schüler zu einer Nachprüfung, wenn sie – aus welchen Gründen auch immer – an mehr als sechs Tagen im Semester abwesend sind. Dann sind sie auch da, wenn auch zähneknirschend – ihren Körper kriege ich vielleicht, aber nicht ihre Seele. Soll mir recht sein: solange man von mir verlangt, auf ihre Anwesenheit zu dringen, mache ich das; ich könnte aber auch mit einem anderen System leben. Wäre schön, wenn man sich da mal einig wäre.

Der Spiegel schreibt: “Die meisten Gymnasiasten sind intellektuell nicht auf der Höhe” – ein Interview mit einer Lernforscherin. Tenor: Im Prinzip nichts gegen gemeinsames Lernen bis zur 9. Klasse. Danach sollte getrennt werden. Und es sollte danach eine Schulart für die 20-25 Prozent eines Jahrgangs geben, die wirklich für ein Studium geeignet sind. Vormals war das das Gymnasium, heute ist es das nicht mehr – deswegen gibt es ja vermehrt Praktika an Gymnasium, und die Elftklässler werden mit Berufsinfomessen förmlich überhäuft.

Bei diesen Infoveranstaltung wirbt die Industrie mit großem Aufwand um die Abiturienten. Professionell gemacht und hilfreich. Manches davon hätte man auch mit einem “Lies das Blatt, das ist wichtig, füll dann das Formular aus und schick es ab” regeln können – aber das traut man Elftklässlern wohl nicht zu. Die werden schon wissen, was sie tun.

Das Kultusministerium hat eine Pressemitteilung zum Flexijahr veröffentlicht. Mir fällt dazu wenig ein. Ich kann mir nicht vorstellen, dass irgendwer davon Gebrauch machen wird, kenne aber die Meinung von Eltern dazu nicht.

Zum ersten Mal 3D-Drucker an der Lehrertheke diskutiert gehört. Vor zweieinhalb Jahren habe ich den bei Moodle-Fortbildungen als Beispiel für den Hype-Zyklus verwendet:

Auf meinem Rechner befinden sich mehrere mit dem Programm TrueCrypt verschlüsselte Dateien. Sie sind jeweils 4 GB groß, so dass ich sie noch auf meinen handelsüblich formatierten USB-Stick packen kann. TrueCrypt funktioniert so: Nach dem Starten von Windows werde ich um ein Passwort gebeten, und wenn ich das richtige eingebe, wird zum Beispiel die eine 4-GB-Datei als Laufwerk eingebunden. Dann ist es für Windows so, als hätte ich ein weiteres Laufwerk, nur dass die Basis dafür statt USB-Stick oder Foto-Speicherkarte eben diese TrueCrypt-Datei ist. Das ist bei mir zum Beispiel Laufwerk M:, und auf diesem Laufwerk speichere ich besonders sensible Daten.
Wenn ich den Rechner unbeaufsichtigt lasse, schalte ich ihn nicht unbedingt ganz aus, aber ich schalte zumindest dieses Pseudo-Laufwerk ab, so dass es nur noch in Form der 4-GB-Datei existiert. Laufwerk M: gibt es dann nicht mehr, bis ich es wieder mit dem Passwort einbinde.

Welche Art diese sensiblen Daten sind… sie sind verschiedener Art. Zum einen betrachtet das Kultusministerium so ziemlich alles, was mit Schülern zu tun hat, als sensible Daten, und verlangt, dass es man es mit TrueCrypt oder einem anderen Programm auf genau die beschriebene Art schützt. Nun ja, wie weit ich dem nachkomme, entscheide ich selbstständig. Darüber hinaus betrachte ich selber natürlich auch andere Dateien als sensible Daten. Und welche, das geht niemanden etwas an. Das ist mein kleines dunkles Geheimnis.

Wenn die Polizei mal meinen Rechner beschlagnahmt und das Passwort für die verschlüsselten Dateien haben will, soll ich das Passwort herausrücken? Muss ich das Passwort herausrücken? Das mit dem Beschlagnahmen kann schnell und ohne überzeugenden Grund geschehen, ist einem Freund mal so passiert. (Kurzfassung: Er war’s nicht, und auf dem Rechner war nichts. Ist auch schon länger her.)

Man kann es so sehen wie James Duane, Professor an der Regent University School of Law: “Why I am proud to admit that I will never talk to any police officer.” Auch rhetorisch hörenswert:

Die Kurzfassung: Es kann nur Nachteile für einen Zeugen haben (und für Verdächtige obendrein), mit der Polizei zu sprechen, wortgewandt und mit Pro und Kontra argumentiert. Ich übertrage das Sprechen mit der Polizei dann mal auf die freiwillige Herausgabe eines Passwortes.

So eng wie Sloane sehe ich das nicht. Selbst wenn seine Prämisse stimmt, dass man nur Nachteile davon haben kann, wenn man als Zeuge oder Verdächtiger mit der Polizei redet (und darüber könnte man streiten) – wenn die möglichen Vorteile für andere und damit die Gesellschaft überwiegen, sollte man dieses Risiko dennoch auf sich nehmen. (Siehe auch: Gefangenendilemma.) Ich finde, man darf durchaus mit der Polizei reden, und sollte das meistens auch. Man darf der Polizei also sein Passwort geben -

- aber muss man? Muss man müssen? In England schon, da ist das Gesetz. Wer das Passwort nicht herausrückt, muss ins Gefängnis, siehe dazu diesen Eintrag im Lawblog von vor ein paar Jahren. Laut einem aktuellen Blogeintrag überlegen auch die Niederlande, so ein Gesetz einzuführen. In Deutschland gibt es das noch nicht, aber natürlich darf die Polizei versuchen, die Verschlüsselung zu knacken. Tatsächlich ist TrueCrypt, je nach Sorgfalt des Benutzers, aber so gut, dass das möglicherweise nicht wirklich möglich ist.

Da gibt es drei Möglichkeiten, damit umzugehen: 1. Ein Gesetz, das zur Passwort-Herausgabe verpflichtet. 2. Das Verbot von Verschlüsselungs-Software ohne Hintertür für die Regierung. 3. Man lebt damit, dass ein Bürger das Recht auf verschlüsselte Daten hat. So dass nicht nur die Gedanken frei sind, sondern auch die Festplatte, oder zumindest ein kleiner Teil davon.

Ich neige zur letzten Lösung. Laut Gesetz bin ich zur Herausgabe vieler Informationen verpflichtet, Steuer und so. Und wenn ich diese Informationen nicht herausgebe, darf der Staat Sanktionen gegen mich verfügen, klar. Aber was für ein Geheimnis ich darüber hinaus habe, und ob ich überhaupt eins habe (=> Oscar Wilde, “Die Sphinx ohne Geheimnis”), das will ich für mich behalten können. Mir gefällt der Gedanke, dass es ein kleines Stückchen Welt gibt, das mein Geheimnis bleiben kann, wenn ich das so will, und auf das der Staat keinen Zugriff hat.

Immerhin hat die Regierung gerade ein neues Gesetz zur Bestandsdatendauskunft beschlossen. Im Prinzip heißt das, dass schon bei einer Ordnungswidrigkeit ziemlich viele Behörden (rund 250 Stück) ziemlich viele Daten über mich abrufen können. Name, Adresse, Kontodaten einfach so, und wenn ein Richter zustimmt, auch Passwörter für meine E-Mail-Konten. Richard Gutjahr hat das vor ein paar Wochen mal recherchiert: so ziemlich jedem derartigen Antrag, der vor einem Richter landet, wird stattgegeben. Nur zwischen einer von 200 und einer von 500 wird abgelehnt. Das wird sich in Zukunft wohl auch nicht ändern.

(Falls jemand noch ein Erörterungsthema braucht.)