Identifikation von Datenstrukturen

Unterrichtseinheit: 2 | Stundenzahl: 2-3 Stunden

Eingangsvoraussetzungen

  • Grundwissen über Daten und Informationen.

Ziele

  • Die Realität kann derzeit nicht vollständig digital abgebildet bzw. gespeichert werden.
  • Man muss entscheiden können, welche Aspekte der Realität elektronisch gespeichert bzw. verarbeitet werden sollen und welche nicht.

Thema/Kurzfassung

Datenbank

Übersicht der Unterrichtseinheit

Daten können in unterschiedlichen Formen vorliegen!
Auf Basis des ersten Arbeitsblattes werden in dieser Lerneinheit die wichtigsten Datenstrukturen bzw. -arten bearbeitet. Zusätzlich sollen bereits selbstständig Datenobjekte mit jeweils drei Eigenschaften auf Papier (auf Arbeitsblatt 2) erstellt werden.

Analoge und digitale Daten

Die Wahrnehmung mit den Sinnesorganen sowie die Verarbeitung durch das Gehirn sind analoge Prozesse, die durch die kontinuierliche Veränderung physikalischer Größen gekennzeichnet sind. Analoge Daten bzw. Signale sind stufenlos!

Die Computerwelt hingegen ist digital! Ein Rechner kann Daten nur dann verarbeiten, speichern oder ausgeben, wenn sie in digitaler
Form vorliegen, d.h. in Form von sich stufenweise verändernden Zuständen (Stromkreis ist ein- oder ausgeschalten).

Für die Umwandlung analoger Signale in digitale (Digitalisierung) sind Eingabegeräte (Tastatur, Scanner, Handykamera usw.) zuständig. Die Umwandlung von digital in analog erledigen Ausgabegeräte (Monitor, Drucker, Handydisplay usw.).

Ein gutes Beispiel zur Veranschaulichung des Unterschieds zwischen analogen und digitalen Daten sind Farben. In der Realität existieren unendlich viele Farben zwischen einem absoluten Schwarz und einem absoluten Weiß. Für die elektronische Verarbeitung von Farbinformationen müssen diese in eine digitale, endliche Form umgewandelt werden (z.B. besitzen GIF-Dateien nur max. 256 Farben).

Analoge Daten

Digitale Daten

Werte zwischen  einem Minimum und einem Maximum, die sich stufenlos verändern.

Werte zwischen  einem Minimum und einem Maximum, die sich stufenweise mit gleichem Abstand verändern.

Analoge Daten besitzen eine unendliche Zahl an Zuständen.

Sie werden mit einer endlichen Zahl an Zeichen dargestellt. Sie können gespeichert werden.

Beispiel: analoger Farbverlauf

Farbverlauf mit einer unendlichen Anzahl an Farben mit kontinuierlicher Veränderung.

Beispiel: digitaler Farbverlauf

Farbverlauf mit einer endlichen Anzahl an Farben mit stufenweiser Veränderung.

Unstrukturierte und strukturierte Daten

Strukturierte Daten liegen vor, wenn diese eine fest vorgegebene, planmäßige Gliederung besitzen, also beispielsweise in Form einer Tabelle (Spalten, Zeilen). Es gilt der Leitsatz „Gleiches kommt zu Gleichem“, z.B. kann eine Spalte, Pflanzennamen enthalten, eine weitere Spalte kann die Wuchshöhe der Pflanzen in Zentimeter enthalten etc. Strukturierte Daten können um ein Vielfaches besser analysiert und organisiert werden.

Der Unterschied zwischen unstrukturierten und strukturierten Daten lässt sich an einem einfachen Beispiel erklären: Bei einem fortlaufenden Text handelt es sich grundsätzlich um unstrukturierte Daten. Im Gegensatz dazu zählt Text, der in Spalten und Zeilen z.B. in einer Datenbank eingetragen wird, zu den strukturierten Daten.

Datenobjekte, Datenattribute und Daten

Datenbankprogramme (wie z.B. Access oder MySQL) sind auf die Verarbeitung strukturierter digitaler Daten spezialisiert. Im Zusammenhang mit einer solchen planmäßigen Verarbeitung spielen die Begriffe Datenobjekt, Datenattribut und Daten (=Werteausprägung) eine wichtige Rolle.

Ein Datenobjekt ist jedes Objekt, das über Eigenschaften verfügt, das können Mitarbeiter, Häuser usw. sein. Diese Eigenschaften werden auch als Datenattribute bezeichnet. Die individuellen Ausprägungen dieser Attribute werden durch konkrete Werte (=Daten) dieser Eigenschaften dargestellt. „Bäume“ können Datenobjekte mit dem Attribut „Höhe“ sein. Die Buche kann dabei den Wert „40 Meter“ besitzen.

Datenobjekte
= Tabellen

Mitarbeiter

Raum

Datenattribute
= Felder, Spalten

Zuname

Vorname

Geburtsj.

Raum-Nr.

Größe

PC-Zahl

Daten
= Wert in der einzelnen Zelle

Tworek

Dieter

1984

Schreiner

Gabriel

1991

1001

204

42

1002

198

38

Abbildung: Zusammenhang zwischen Datenobjekten, Datenattributen und Daten

Zum Üben: Tabellarische Darstellung eines Datenobjektes (leer)

 
     
 
 
 

 

Sozialform

  • Einzelarbeit
  • Gruppenarbeit
  • Frontalunterricht

Unterrichtstechniken

  • Vortrag
  • Lernen aus Lösungsbeispielen

Materialien

  • Tafelbild (T)
  • Projektor (P)
  • Arbeits- bzw. Informationsblätter (AB, IB)
  • PC [PC-Räume] (PC)

Schlagwörter: Daten | Datenstrukturen | Relatives Datenmodell