Informatik und Nachhaltigkeit

Aktives Lernen funktioniert hier besonders gut, weil Schüler:innen durch eigene Experimente und Diskussionen erkennen, wie Informatik konkret zur Nachhaltigkeit beiträgt. Wenn sie z.B. in Stationen die Energieeffizienz verschiedener Geräte testen oder in Rollenspielen Lösungen entwickeln, verstehen sie die Verbindung zwischen Theorie und Praxis besser als durch reines Zuhören. So wird das abstrakte Thema greifbar und relevant für ihr Handeln.

• Klasse 7
• Digitale Welten verstehen und gestalten
• 4 Aktivitäten
• 30 Min.–45 Min.

Lernziele

1. Analysiere konkrete Beispiele, wie Informatik zur Reduzierung des Energieverbrauchs in Rechenzentren beiträgt.
2. Erkläre die Prinzipien der Green IT und ihre Bedeutung für die Softwareentwicklung.
3. Entwickle und präsentiere eine Idee für eine digitale Anwendung, die zur Ressourcenschonung im Alltag beiträgt.
4. Bewerte die ökologischen Auswirkungen verschiedener digitaler Technologien, wie z.B. Cloud Computing und künstliche Intelligenz.

Lernen an Stationen

⏱ 45 Min.·Kleingruppen

Lernen an Stationen: Green IT Stationen

Richten Sie vier Stationen ein: 1. Energieverbrauch von Smartphones messen, 2. Algorithmus für Verkehrsoptimierung simulieren, 3. Green Coding-Regeln notieren, 4. Nachhaltigkeits-Apps recherchieren. Gruppen rotieren alle 10 Minuten und protokollieren Erkenntnisse.

Vorbereitung & Details

Analysiere, wie digitale Technologien zur Förderung von Nachhaltigkeit beitragen können.

Moderationstipp: Bei der Stationenarbeit 'Green IT Stationen' achten Sie darauf, dass jede Station klare Materialien und eine messbare Aufgabe hat, z.B. 'Messen Sie den Stromverbrauch dieses Laptops im Leerlauf und während einer Videokonferenz'.

Setup: Im Raum verteilte Tische/Stationen

Materials: Stationskarten mit Arbeitsanweisungen, Unterschiedliche Materialien je Station, Timer für die Rotation

• Erinnern
• Verstehen
• Anwenden
• Analysieren
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Brainstorming-Karussell

⏱ 30 Min.·Partnerarbeit

Brainstorming-Karussell: Nachhaltige Informatik-Ideen

In Paaren listen Schüler Umweltprobleme auf und entwickeln IT-Lösungen, z. B. eine App für Energie sparen. Jede Paarung präsentiert eine Idee der Klasse und bewertet Machbarkeit gemeinsam.

Vorbereitung & Details

Erkläre die Konzepte von Green IT und energieeffizienter Softwareentwicklung.

Moderationstipp: Beim Brainstorming 'Nachhaltige Informatik-Ideen' geben Sie den Gruppen konkrete Kategorien vor, z.B. 'Apps', 'Hardware' oder 'Datenmanagement', um den Ideenfluss zu strukturieren.

Setup: Wandplakate mit ausreichend Platz für davor stehende Gruppen

Materials: Flipchart-Papier (eines pro Impuls), Marker (verschiedene Farben pro Gruppe), Timer

• Erinnern
• Verstehen
• Analysieren
• Beziehungsfähigkeit
• Sozialbewusstsein

Rollenspiel

⏱ 40 Min.·Kleingruppen

Rollenspiel: IT-Entwickler und Umweltexperten

Teilen Sie Rollen zu: ITler schlagen Technologien vor, Umweltexperten prüfen Nachhaltigkeit. Gruppen debattieren 10 Minuten pro Szenario wie Cloud-Computing, dann votet die Klasse.

Vorbereitung & Details

Entwickle Ideen, wie Informatik genutzt werden kann, um Umweltprobleme zu adressieren.

Moderationstipp: Im Rollenspiel 'IT-Entwickler und Umweltexperten' achten Sie darauf, dass beide Rollen gleichberechtigt sind und Schüler:innen Zeit für eine fundierte Vorbereitung erhalten, z.B. durch kurze Recherche zu ihrer Rolle.

Setup: Spielfläche oder entsprechend angeordnete Tische für das Szenario

Materials: Rollenkarten mit Hintergrundinfos und Zielen, Szenario-Briefing

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Sozialbewusstsein
• Selbstwahrnehmung

Sokratisches Seminar

⏱ 35 Min.·Einzelarbeit

Datenanalyse: Energiebilanz von Geräten

Schüler erfassen im Einzelnen Stromverbrauch ihres Smartphones über eine Woche, berechnen CO2-Fußabdruck mit Online-Rechner und teilen Ergebnisse in der Plenumdiskussion.

Vorbereitung & Details

Analysiere, wie digitale Technologien zur Förderung von Nachhaltigkeit beitragen können.

Moderationstipp: Bei der Datenanalyse 'Energiebilanz von Geräten' stellen Sie sicher, dass die Schüler:innen die Daten selbst auswerten und nicht nur vorgegebene Ergebnisse ablesen, z.B. durch den Vergleich verschiedener Gerätetypen.

Setup: Stühle sind in zwei konzentrischen Kreisen angeordnet

Materials: Diskussionsfrage oder Impuls (projiziert), Beobachtungsbogen für den Außenkreis

• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Sozialbewusstsein
• Beziehungsfähigkeit

Dieses Thema unterrichten

Dieses Thema profitiert von einer handlungsorientierten Herangehensweise, bei der Schüler:innen selbstständig experimentieren und diskutieren. Vermeiden Sie lange Frontalphasen, stattdessen sollten Sie als Lernbegleiter:innen fungieren und gezielt Impulse geben, z.B. durch gezielte Fragen wie 'Welche Faktoren beeinflussen die Energieeffizienz eines Servers?'. Forschung zeigt, dass Schüler:innen nachhaltige IT-Lösungen besser verstehen, wenn sie sie in realen Kontexten anwenden können. Achten Sie darauf, dass die Aufgaben nicht zu technisch werden, sondern den Fokus auf die ökologischen und sozialen Aspekte legen.

Was Sie erwartet

Erfolgreiches Lernen zeigt sich daran, dass Schüler:innen konkrete Beispiele nennen können, wie digitale Technologien Ressourcen schonen oder Umweltprobleme lösen. Sie sollen nicht nur Fakten wiedergeben, sondern Zusammenhänge erklären und kritisch diskutieren, z.B. warum bestimmte IT-Lösungen nachhaltig sind oder welche Grenzen sie haben. Am Ende können sie eigene Ideen entwickeln und begründen.

Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

Häufige Fehlvorstellung

Während der Stationenarbeit 'Green IT Stationen' könnte die Aussage fallen: 'Informatik verbraucht immer mehr Energie als sie spart.'

Was Sie stattdessen lehren sollten

Weisen Sie die Gruppen an, die gemessenen Daten zu vergleichen und gemeinsam zu diskutieren, ob die gemessene Technologie netto Energie spart oder verbraucht. Nutzen Sie die Stationen, um reale Zahlen wie den Stromverbrauch eines Smart Thermostats im Vergleich zu einem analogen Thermostat zu zeigen.

Häufige Fehlvorstellung

Während des Brainstormings 'Nachhaltige Informatik-Ideen' könnte geäußert werden: 'Green IT bedeutet nur altes Equipment recyceln.'

Was Sie stattdessen lehren sollten

Fordern Sie die Gruppen auf, ihre Ideen auf die drei Säulen von Green IT zu prüfen: energieeffiziente Hardware, optimierte Software und nachhaltige Datenlagerung. Zeigen Sie an einem Beispiel, wie Code-Optimierung den Stromverbrauch reduziert, z.B. durch den Vergleich eines schlecht und gut optimierten Algorithmus.

Häufige Fehlvorstellung

Während des Rollenspiels 'IT-Entwickler und Umweltexperten' könnte die Annahme entstehen: 'Digitale Lösungen lösen Umweltprobleme allein.'

Was Sie stattdessen lehren sollten

Nutzen Sie das Rollenspiel, um Schüler:innen zu zeigen, dass IT-Lösungen nur im Zusammenspiel mit Verhaltensänderungen und politischen Rahmenbedingungen wirken. Fordern Sie beide Rollen auf, in ihren Argumenten auf diese Abhängigkeiten hinzuweisen, z.B. durch die Diskussion um die Einführung von E-Auto-Ladestationen.

Ideen zur Lernstandserhebung

Lernstandskontrolle

Nach der Stationenarbeit 'Green IT Stationen' erhalten die Schüler:innen eine Karte mit der Frage: 'Nenne zwei konkrete Wege, wie Informatik helfen kann, den Klimawandel zu bekämpfen, und erkläre kurz, wie diese Wege funktionieren.' Die Antworten werden eingesammelt, um zu prüfen, ob sie die Kernkonzepte verstanden haben.

Diskussionsfrage

Während des Rollenspiels 'IT-Entwickler und Umweltexperten' stellen Sie in Kleingruppen die Frage: 'Welche Herausforderungen ergeben sich, wenn wir versuchen, IT-Systeme umweltfreundlicher zu gestalten? Diskutiert mindestens zwei Probleme und mögliche Lösungsansätze.' Die Ergebnisse werden im Plenum zusammengetragen, um die Argumentationsfähigkeit und das Verständnis für systemische Zusammenhänge zu bewerten.

Kurze Überprüfung

Nach der Datenanalyse 'Energiebilanz von Geräten' zeigen Sie Bilder von verschiedenen Technologien (z.B. Serverfarm, Smartphone, E-Auto-Ladestation). Bitten Sie die Schüler:innen, auf einer Skala von 1 (sehr energieintensiv) bis 5 (sehr energieeffizient) die Energieeffizienz einzuschätzen und eine kurze Begründung zu geben. Dies gibt Ihnen einen schnellen Überblick über ihr Verständnis.

Erweiterungen & Unterstützung

• Fordern Sie schnelle Gruppen auf, eine fiktive Pressemitteilung zu schreiben, in der sie ihre entwickelte App oder Technologie präsentieren und deren nachhaltigen Nutzen erklären.
• Für Schüler:innen, die unsicher sind, geben Sie eine Liste mit konkreten Beispielen für nachhaltige IT-Lösungen vor, die sie als Inspiration nutzen können.
• Vertiefen Sie das Thema mit einer Rechercheaufgabe: 'Finden Sie zwei reale Beispiele für Green IT in Ihrem Alltag und beschreiben Sie, wie sie funktionieren und welche Auswirkungen sie haben.'

Schlüsselvokabular

Green IT	Ein Ansatz, der darauf abzielt, die Umweltbelastung durch die Nutzung und Herstellung von Informationstechnologie zu minimieren. Dies umfasst Energieeffizienz, Ressourcenschonung und die Reduzierung von Elektroschrott.
Energieeffiziente Softwareentwicklung	Die Praxis, Software so zu schreiben, dass sie möglichst wenig Rechenleistung und Energie benötigt. Dies beinhaltet optimierte Algorithmen und effiziente Datenverarbeitung.
Rechenzentrum	Eine zentrale Einrichtung, in der Computerhardware und Netzwerkinfrastruktur für die Speicherung, Verarbeitung und Verteilung von Daten untergebracht sind. Rechenzentren haben einen hohen Energiebedarf.
Nachhaltigkeit	Das Prinzip, die Bedürfnisse der Gegenwart zu befriedigen, ohne die Möglichkeiten zukünftiger Generationen zu gefährden, ihre eigenen Bedürfnisse zu befriedigen. In der Informatik bezieht sich dies auf ökologische, ökonomische und soziale Aspekte.