Informatik · Klasse 10

Ideen für aktives Lernen

Kryptowährungen und Blockchain

Aktive Lernformen wie Simulationen und Diskussionen helfen Schülerinnen und Schülern, die abstrakte Blockchain-Technologie greifbar zu machen. Durch eigenes Handeln verstehen sie, wie dezentrale Systeme Vertrauen schaffen und welche Rolle Code in der modernen Wirtschaft spielt.

• KMK Bildungsstandards
• KMK: STD.13
• KMK: STD.22

• 30–50 Min.
• Partnerarbeit → Ganze Klasse
• 4 Aktivitäten

Aktivität 01

• Planspiel
• 45 Min. · Kleingruppen

Planspiel: Blockchain mit Karten

Teilen Sie die Klasse in Gruppen auf. Jede Gruppe erstellt Blöcke mit Transaktionsdaten auf Karten, hasht sie manuell (z.B. mit einfacher Formel) und verknüpft sie. Fügen Sie fehlerhafte Blöcke ein, um Manipulation zu demonstrieren. Diskutieren Sie am Ende die Dezentralität.

Kann Code Vertrauen in Institutionen wie Banken ersetzen?

Moderationstipp

Während der Simulation mit Karten weisen Sie die Schüler an, jeden Schritt laut zu beschreiben, um das Verständnis der Blockverknüpfung zu vertiefen.

Worauf zu achten ist

Bitten Sie die Schüler, auf einer Karteikarte zwei Hauptunterschiede zwischen Proof-of-Work und Proof-of-Stake zu notieren und ein konkretes Beispiel für eine Anwendung zu nennen, bei der die Energieeffizienz eine große Rolle spielt.

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Sozialbewusstsein
• Entscheidungsfähigkeit

Aktivität 02

• Debatte
• 50 Min. · Kleingruppen

Debatte: Code vs. Banken

Formen Sie Pro- und Contra-Teams zu der Frage 'Kann Code Banken ersetzen?'. Jede Seite bereitet Argumente vor, inklusive Blockchain-Vorteile und Risiken. Moderieren Sie eine 20-minütige Debatte mit Zuschauerfragen.

Was sind die ökologischen Kosten von Proof-of-Work?

Moderationstipp

Führen Sie die Debatte strukturiert mit Pro- und Contra-Listen durch, um eine ausgewogene Diskussion zu gewährleisten.

Worauf zu achten ist

Stellen Sie die Frage: 'Kann Code Vertrauen in Institutionen wie Banken ersetzen?' Lassen Sie die Schüler Argumente für und gegen diese Aussage sammeln und diskutieren, wobei sie auf die Rolle von Transparenz und Sicherheit in Blockchains Bezug nehmen.

• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Selbststeuerung
• Entscheidungsfähigkeit

Aktivität 03

• Planspiel
• 35 Min. · Partnerarbeit

Energie-Rechner: Proof-of-Work

Schülerinnen und Schüler recherchieren Bitcoin-Mining-Daten und berechnen den Jahresverbrauch mit Excel. Vergleichen Sie mit Haushaltsstrom. Präsentieren Sie Ergebnisse und diskutieren Alternativen wie Proof-of-Stake.

Welche Anwendungen außer Geld gibt es für Blockchains?

Moderationstipp

Lassen Sie die Schüler beim Energie-Rechner eigene Annahmen treffen, bevor sie die Berechnungen durchführen, um ihr Bewusstsein für den Ressourcenverbrauch zu schärfen.

Worauf zu achten ist

Geben Sie den Schülern eine Liste von Begriffen (z.B. Hash, Block, Konsens, Smart Contract) und bitten Sie sie, diese in der richtigen Reihenfolge anzuordnen, um den Prozess einer Transaktion in einer Blockchain zu beschreiben. Überprüfen Sie die Reihenfolge und die korrekte Anwendung der Begriffe.

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Sozialbewusstsein
• Entscheidungsfähigkeit

Aktivität 04

• Planspiel
• 30 Min. · Partnerarbeit

Anwendungs-Jagd: Blockchain-Use-Cases

In Paaren suchen Schüler reale Blockchain-Anwendungen (z.B. IBM Food Trust). Erstellen Sie eine Mindmap mit Vor- und Nachteilen. Teilen Sie im Plenum.

Kann Code Vertrauen in Institutionen wie Banken ersetzen?

Moderationstipp

Bei der Anwendungs-Jagd fordern Sie die Schüler auf, ihre Beispiele mit konkreten Problemen zu verknüpfen, die Blockchain lösen könnte.

Worauf zu achten ist

Bitten Sie die Schüler, auf einer Karteikarte zwei Hauptunterschiede zwischen Proof-of-Work und Proof-of-Stake zu notieren und ein konkretes Beispiel für eine Anwendung zu nennen, bei der die Energieeffizienz eine große Rolle spielt.

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Sozialbewusstsein
• Entscheidungsfähigkeit

Einige Hinweise zum Unterrichten dieser Einheit

Experten empfehlen, mit anschaulichen Beispielen zu beginnen, bevor abstrakte Konzepte wie Hash-Funktionen erklärt werden. Vermeiden Sie es, die Technologie als 'magisch' darzustellen, sondern betonen Sie die zugrundeliegenden kryptografischen Prinzipien. Parallelen zu Alltagssituationen – wie einem Kassenbon als Beleg – helfen, die Idee der unveränderlichen Transaktionskette zu veranschaulichen. Ein schrittweiser Aufbau von einfachen zu komplexen Anwendungen fördert das nachhaltige Verständnis.

Die Schülerinnen und Schüler können erklären, wie eine Blockchain funktioniert, die Unterschiede zwischen Proof-of-Work und Proof-of-Stake benennen und kritisch diskutieren, ob Algorithmen Institutionen ersetzen können. Sie erkennen die Vielfalt der Blockchain-Anwendungen jenseits von Kryptowährungen.

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Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

• Während der Anwendungs-Jagd denken einige Schüler, Blockchain sei nur für Kryptowährungen geeignet.

  Fordern Sie die Schüler auf, während der Recherche eine Mindmap mit mindestens drei nicht-finanziellen Anwendungen zu erstellen, z.B. im Gesundheitswesen oder in der Logistik.

• Während der Debatte zur Sicherheit von Blockchain glauben einige, Transaktionen seien vollständig anonym und manipulationssicher.

  Lassen Sie die Schüler im Rollenspiel einen 51%-Angriff simulieren und diskutieren, wie Transparenz und Nachverfolgbarkeit die Sicherheit gefährden können.

• Während des Energie-Rechners zum Proof-of-Work nehmen Schüler an, dies sei die einzige effiziente Methode.

  Nutzen Sie die Berechnungsergebnisse, um gemeinsam mit den Schülern die Vor- und Nachteile von Proof-of-Stake zu erarbeiten, z.B. anhand von Ethereum nach dem Merge.

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In dieser Übersicht verwendete Methoden

• Planspiel
• Debatte