Informationen

Informationen zum Fach Informatik

Überblick

Informatik - für Viele ist das gleichbedeutend mit 'Arbeit' oder 'Spiel' am Computer. Sicherlich, ohne die Computertechnik und ihre rasche Entwicklung in den vergangenen 30 Jahren gäbe es die Informatik als Wissenschaft nicht und auch nicht als Unterrichtsfach in den Schulen. Die Aufgabenbereiche der Informatik liegen aber zum weitaus überwiegenden Teil vor der eigentlichen Nutzung fertiger Programme, mit denen man in Industrie, Forschung, Verwaltung, Technik usw. arbeitet.

Es geht in der Informatik zunächst um Problemanalysen, um die Entwicklung und verbale Beschreibung von Lösungsverfahren und Abläufen, um den Vergleich und die Bewertung von Algorithmen - so nennt man die Verfahren zur Lösung von (komplexen) Problemen. Da aber Computer nach diesen Algorithmen arbeiten, muss ihre Beschreibung auch in einer Programmiersprache erfolgen: Es werden Programme erstellt, getestet und eingesetzt. Auch ist von Bedeutung, wie Computer aufgebaut sind (oder sein können).

Bei all dem ist stets ein starker Praxisbezug zu sehen: Arbeiten Programme und Computer effizient? Sind sie benutzerfreundlich? Welche Auswirkungen hat der Einsatz von Rechnersystemen auf menschliche Arbeit, auf Gesellschaft, Politik etc.? Diese kurze Skizzierung von Aufgabenbereichen lässt deutlich werden, dass Informatik alles andere ist als Spielen mit dem Computer. So erfordert denn auch die Beschäftigung mit diesem Fach in der Schule eine Bereitschaft zu engagierter Arbeit, ein gewisses Maß an Kreativität und an Abstraktionsvermögen, Bereitschaft zu und Freude an selbstständiger Arbeit. Der Computer nimmt nicht die Arbeit ab, sondern wir geben ihm Arbeit.

Die Informatik als Unterrichtsfach der gymnasialen Oberstufe besitzt vier Lernbereiche:

  • die Algorithmik
  • die Beschäftigung mit Datenstrukturen
  • Aufbau und Struktur von Hard- und Softwaresystemen
  • anwendungsorientierte Frage- und Aufgabenstellungen

Diese Aufzählung fixiert nicht unbedingt die zeitliche Abfolge im konkreten Unterrichtsgang, vielmehr sind stets alle vier Lernbereiche im Blick, allerdings in den einzelnen Kurshalbjahren mit unterschiedlicher Gewichtung.

Lerninhalte

Lerninhalte in EF.1: Einführung in die Informatik

Anhand einfacher Probleme wird in diesem Halbjahr das Verständnis für die typischen Denk- und Arbeitsweisen zur Entwicklung von Algorithmen vermittelt und die benötigten Grundkenntnisse und Fertigkeiten bezüglich der Benutzung einer Programmiersprache und der Bedienung des Rechners erworben. Hierzu nutzen wir Lernumgebungen wie beispielsweise Greenfoot (greenfoot.org), mit deren Hilfe sehr schnell ohne aufwändige Vorbereitung und weitgehend selbstorganisiert die Modellierung mit Hilfe des objektorientierten Ansatzes sowie die modularisierte und strukturierte Methodenentwicklung (in der Programmiersprache Java) erlernt und deren Korrektheit auch selbst überprüft werden kann. So erweitert jede/r SchülerIn im selbstgewählten Lerntempo die eigenen Fähigkeiten. Am Ende dieses Halbjahres sollen für kleine Probleme ohne Hilfe Lösungsalgorithmen entwickelt und passende Programme erstellt werden können.

Lerninhalte in EF.2: Algorithmik I

Kenntnisse und Fähigkeiten der Algorithmenentwicklung werden ausgeweitet, vertieft und systematisiert. Die Probleme werden umfangreicher, das Ausmaß selbstständiger Arbeit wächst leicht an. Die SchülerInnen sollen in die Lage versetzt werden, die Hilfsmittel der Programmiersprache flexibel und problemgerecht zu nutzen; dazu sollen sie einige Standardalgorithmen kennen und beherrschen lernen. Es wird auch die Fähigkeit entwickelt, fremde und eigene Lösungsentwürfe zu analysieren und kritisch zu vergleichen. Ein Schwerpunkt bildet dabei das Grundprinzip des Modellierens als zielgerichtetes Vereinfachen und strukturiertes Darstellen von Ausschnitten der Wirklichkeit.
Im Schuljahr 2011/12 wurde dazu das Greenfoot-Projekt 'Spieleprogrammierung: Frogger' in Projektgruppen bearbeitet und in diesem Artikel dokumentiert.

Lerninhalte in Q1.1: Algorithmik II – Datenstrukturen, Objekte und Klassen

Im Mittelpunkt steht das Suchen und Sortieren statisch und dynamisch verwalteter Daten. Dem gemäß steht am Anfang der Lösung die Untersuchung und problemgerechte Strukturierung dieser Daten. Es werden abhängig von der Problemstellung passende Datenstrukturen und Algorithmen entwickelt; die gegenseitige Abhängigkeit zwischen Datenstruktur und Algorithmus wird transparent. Es werden eigene Klassen gebildet, dazu werden Objekte bzgl. ihrer Eigenschaften und der zugehörigen Methoden genau analysiert. In längeren Übungsphasen wird an passend gewählten Aufgabenstellungen die Fähigkeit zur selbstständigen Arbeit (allein oder in kleinen Gruppen) gestärkt und eingeübt.

Lerninhalte in Q1.2: Hard- und/oder Softwarestrukturen

In diesem Halbjahr kann der Schwerpunkt (im Leistungskurs zwei Schwerpunkte) gemäß der Vorgaben zum Zentralabitur und in Absprache mit den unterrichtenden Fachkollegen aus den folgenden Themen gewählt werden:

  • Endliche Automaten und formale Sprachen
  • Darstellungen von deterministischen endlichen Automaten
  • Akzeptor als spezielle Form des endlichen Automaten
  • Formale Sprachen / Reguläre Sprachen
  • Entwicklung eines Parsers für eine einfache formale Sprache (nur LK)
  • Stufen zwischen Hardware und Software
  • Funktionsmerkmale eines Prozessors
  • Binäre Codierung von Zeichen und Zahlen
  • Transformationen auf eine maschinenorientierte Ebene
  • Kommunikation zwischen Computern, Netze
  • Schichtenmodell, Protokolle: TCP/IP, HTTP, FTP, ...
  • Client-Programm: Time-Client oder E-mail-Client
  • Client-Server-Programm: Chat-Programm oder Netzwerk-Spiel

Lerninhalte in Q2.1: Anwenderbezogene Systeme

Problemstellungen der praktischen Datenverarbeitungen werden in Projektform von Schülergruppen bearbeitet. An der inhaltlichen Aufbereitung sind die Schüler stark mitbeteiligt. Die Auswahl der Themen führt auch zu Fragen der gesellschaftlichen Auswirkungen der Verbreitung der EDV. Ein mögliches Thema sind z. B. Datenbank-Managementsysteme (DBMS).

Lerninhalte in Q2.2: Vertiefungen

Bisher Erlerntes wird im Rahmen der Abiturvorbereitung wiederholt und vertieft.

Ausstattung

Die Schule verfügt über 3 Übungsräume mit angemessen ausgestatteten Computern, die während des Unterrichts für die Kurse und im Rahmen selbstorganisierter Projektarbeit nach Absprache auch an Nachmittagen für einzelne Schüler oder kleine Arbeitsgruppen zur Verfügung stehen.

Aktuelles

Aktuelles

Lehrplan

Schulinterner Lehrplan Informatik für SI und SII

In der Sekundarstufe I (SI) wird Informatik in den Jahrgangssstufen 8-9 im Rahmen des Wahlpflicht-Angebotes WP2 (auch Differenzierung genannt) als Kombinationsfach Mathematik-Informatik angeboten. In der Oberstufe (SII) kann das Fach Informatik als Grundkurs und auch als Leistungskurs gewählt werden.

KernLehrPläne ab NRW-Zentralabitur 2017

Bis zum Jahr 2013 wurden vom NRW-Schulministerium für alle Fächer der gymnasialen Oberstufe neue KernLehrPläne formuliert, in denen statt wie bisher die inhaltliche Struktur nun mehr die kompetenz- und prozessorientierte Lernzielbeschreibung zugrunde liegt.

Die Schulen waren aufgefordert, auf Grundlage dieser KernLehrPläne und angepasst an die schulischen Voraussetzungen eigene, schulinterne Curricula zu erarbeiten und für die Jahrgangsstufe EF erstmals im Schuljahr 2014/15 zu erproben. Nach der Erprobung im Schuljahr 2015/16 sind diese schulinternen Lehrpläne nun auch für die Jahrgangsstufen Q1 und Q2 verbindlich.

Vorgaben für das Zentralabitur Informatik

Für die kommenden Prüfungsjahre veröffentlicht das NRW-Schulministerium auf dem Bildungsserver die jeweiligen inhaltlichen Vorgaben auf dieser Seite:

mZMK | Januar 2018

Fachschaft

Fachkonferenz Informatik

Zur Wahrung des Datenschutzes sind die Namen der Fachkonferenz-Mitglieder (Lehrer, Eltern, Schüler) nur für angemeldete Nutzer sichtbar. Melden Sie sich hierzu bitte an.

mZMK | Mai 2015

Lernmittel

Lernmittel Informatik

Im Wahlpflicht-Unterricht der Stufen 8 und 9 werden Bücher als Lernmittel nicht eingesetzt, da die schnelle Entwicklung im Fach Informatik eine regelmäßige Neuanschaffung erfordern würde. In der Stufe EF nutzen wir seit einigen Jahren intensiv das Schulbuch Informatik 1 aus dem Schöningh-Verlag, dessen Inhalte sich an der im Unterricht eingesetzten Lernumgebung Greenfoot orientieren. In der Qualifikationsphase setzen wir den Folgeband Informatik 2 ein. Zusätzlich wird online abrufbare Literatur genutzt, also OpenBooks (z. B. Java ist eine Insel), Materialien von Bildungsservern (u. a. NRW, Berlin) und Präsentationen und Skripte zu Universitätsvorlesungen (z. B. Uni München, Münster, Rostock, Stuttgart).

In der Einführungsphase (Stufe EF) wird die Java-Lernumgebung Greenfoot mit integriertem Editor BlueJ eingesetzt, später auch der JavaEditor für die Modellierung mit UML-Diagrammen, zur Algorithmus-Codierung in der Programmiersprache Java und Dokumentation mit JavaDoc.

In späteren Unterrichtseinheiten kommen weitere Programme und Lernplattformen zum Einsatz, nur beispielhaft seien genannt:
- für Automatentheorie und Formale Sprachen: Exorciser und Kara (ETH Zürich)
- für Graphentheorie und Verschlüsselung: Mathe-Prisma-Module (Uni Wuppertal)
- für Datenbanken: mySQL-Datenbank mit phpMyAdmin

mZMK | Oktober 2017

mZMK | April 2018