Schulinterner Lehrplan Informatik für SII

Dieser Lehrplan wurde im Schuljahr 2009/10 überarbeitet und auf der Fachkonferenz Informatik am 2. September 2009 beschlossen.

Vorbemerkungen

Die Informatik beschäftigt sich nicht vordergründig mit der Programmierung, sondern vor allem mit Prinzipien, Verfahren und Modellen effizienter Informationsverarbeitung und deren Grenzen. Konkrete Anwendungsbereiche der Informatik werden analysiert und kritisch hinterfragt. 

Bei allen inhaltlichen Themen dominieren nach einer Einführungsphase Partner-, Gruppen- und Projektarbeit, das Lernen steht im Kontext der Anwendungen. In vielen Phasen bieten selbstgesteuerte Lernformen Möglichkeiten zum individuellen Lernen und Lernen in Gruppen ohne restriktiv lenkenden Einfluss von Lehrpersonen. Die Auswahl der Lernumgebungen wird dem fortschreitenden Niveau der Lernenden angepasst und zunehmend problemorientiert und authentisch gestaltet. Im Rahmen der curricularen und durch das Zentralabitur bedingten Vorgaben werden Möglichkeiten für die selbstständige Festlegung von Lernzielen und Methoden geschaffen. Daher ist auch kein spezielles Unterrichtswerk eingeführt, entsprechende Materialien werden von den Lehrenden bereitgestellt und laufend den Anforderungen angepasst, zum Teil aber auch von den Lernenden selbstständig im Internet oder in der traditionellen Fachliteratur recherchiert und dann der Lerngruppe zur Verfügung gestellt.

Ab der Jahrgangsstufe 11 lernen die Schülerinnen und Schüler die Programmiersprache Java. Dazu benutzen wir die kostenlosen Java-Entwicklungsumgebungen Greenfoot, BlueJ und/oder den Java-Editor, die speziell für Unterrichtszwecke entwickelt wurden. Die Entscheidung für die Programmiersprache Java resultiert aus der Entscheidung für den objektorientierten Ansatz. Dabei stehen die objektorientierte Analyse und die objektorientierte Modellierung im Vordergrund und sind im Allgemeinen Grundlage bei der Entwicklung von Problemlösungen. Der in den Richtlinien für das Fach Informatik geforderte Paradigmenwechsel bei den Programmiersprachen wird in der Stufe 13 durch eine Unterrichtssequenz zu Datenbanken realisiert, bei der der objektorientierten Sprache Java mit der mengen-orientierten Abfragesprache SQL eine Sprache mit deklarativem Ansatz gegenübergestellt wird.

Die wechselnden Anforderungen und Vorgaben zum Zentralabitur mit einer deutlichen Einschränkung der Themen gegenüber den geltenden Richtlinien bedingen die grundsätzliche Vorrangigkeit der Vorgaben des Zentralabiturs vor dem schulinternen Lehrplan. Der Stoffverteilungsplan für Grund- und Leistungskurse ist nahezu identisch, im Leistungskurs werden die einzelnen Themen intensiver und mit einem noch höheren Grad an Selbsttätigkeit bearbeitet.

Hinsichtlich der Kompetenzbeschreibungen sei hier auf die Darstellung in den Richtlinien verwiesen. Grundsätzlich erfolgt eine Entwicklung von gelenkten zu selbstständigen und selbsttätigen Arbeitsformen sowie von fachbezogenen zu fachübergreifenden Sichtweisen. Die fachübergreifenden Aspekte werden durch die aus vielfältigen Alltagsbereichen und Kontexten gewählten Problemstellungen und deren kritischer Hinterfragung erzielt.

Themen

Die nachfolgend genannten Themen definieren die Obligatorik, verpflichtend sind aber immer auch die für den jeweiligen Jahrgang in den Vorgaben zum Zentralabitur vorgegebenen Themen.

Die in den Vorgaben zum Zentralabitur aufgeführte Beispielsequenz für die Grund- und Leistungskurse dient als Grundlage für unser schulinternes Curriculum.

Thematische Übersicht zu den LernInhalten der Stufe EF

Grundlagen der OOM, OOA, OOD und OOP

  • Objekte, Klassen, Attribute und Methoden; Interaktion zwischen Objekten
  • Dokumentation; einfache UML-Klassendiagramme
  • Einführung von Abfragen und Wiederholungsstrukturen
  • Algorithmik mit Struktogrammen und Wertebelegungstabellen
  • Objektorientierte Analyse unter Verwendung von UML-Diagrammen - das Model-View-Controller-Prinzip
  • Entwicklung eigener Klassen, Vererbungsmechanismen, Hat- und Kennt-Beziehung
  • Erste Einführung in das Ereigniskonzept von JAVA
  • Abstrakte Klassen und Methoden
  • Polymorphie
  • Anwendung der Rekursion an ausgewählten Beispielen
  • Einführung der Datenstruktur ARRAY
  • Vertiefung der Ereignisverarbeitung in JAVA, Tasten und Textfelder
  • Vertiefung der Kontrollstrukturen
  • Gestaltung einer grafischen Oberfläche, Verwendung der entsprechenden Standardklassen
  • Entwicklung der Benutzeroberfläche
  • Konvertierung von Zeichenketten in Zahlen und umgekehrt

Thematische Übersicht zu den LernInhalten der Stufen Q1 und Q2

Organigramm zu Lerninhalten der Stufen Q1 und Q2
Jahrgangsstufe Q1

(Wiederholung und Vertiefung der Inhalte aus Jahrgangsstufe EF / 11) 

  • Objekte, Klassen, Attribute, Methoden 
  • UML-Diagramme
  • Beziehungen zwischen Klassen 
  • Ereignissteuerung

Sortier- und Suchalgorithmen und Aufwandsabschätzung

  • Sortieren durch direktes Einfügen
  • Sortieren durch direktes Auswählen
  • Bubblesort
  • Mergesort
  • Quicksort (nur Leistungskurs)
  • Aufwandsabschätzung (Vertiefung nur im Leistungskurs)
  • Lineare und binäre Suche

Strukturen

  • Einfach und doppelt verkettete lineare Listen – die Klasse Liste
  • Sonderformen von linearen Listen: Schlange und Keller 
  • Anwendungen dieser dynamischen Strukturen, z. B. Termberechnung unter Beachtung der Hierarchie "Punkt vor Strich"
  • Die Klasse Binärbaum als rekursive Datenstruktur, rekursiver Abstieg, Suchbaum
  • Terme mit Klammern, Rechenbaum als Beispiel eines Binärbaumes, 
  • Baumstrukturen - rekursive Traversierung, iterative Baumdurchläufe unter Verwendung von Keller und Schlange
  • AVL-Bäume (nur Leistungskurs)

Graphentheorie

  • Graphen, Knoten, Kanten, Eigenschaften von Graphen
  • Datenstrukturen für Graphen: Adjazenzmatrix und Adjazenzliste
  • Rekursiver Tiefendurchlauf, iterativer Tiefen- und Breitendurchlauf (Anwendung Keller, Schlange)
  • Kürzeste Wege in Graphen, Dijkstra-, Kruskal- und Prim- Algorithmus
  • Rundwege in Graphen: Travelling-Salesman, Euler, Backtracking (nur LK)

Sprachen und Automaten

  • Deterministische, endliche Automaten, Akzeptor
  • Formale Sprachen, Grammatiken
  • Reguläre Sprachen
  • Entwicklung eines Parsers für eine einfache formale Sprache (nur Leistungskurs)

Jahrgangsstufe Q2 / 13

Datenschutz und Datensicherheit

  • Kryptographie (Cäsar, Vigenère, Private-Public Key, RSA (im Leistungskurs))
  • „Verhalten“ im Internet
  • Umgang mit personenbezogenen Daten – „der gläserne Mensch“
  • soziale Netzwerke im Internet - Auswirkungen auf den Einzelnen und die Gesellschaft

Relationale Datenbanken

  • Das Entity-Relationship-Model, Datenbankentwurf mit ER-Diagrammen
  • Normalisierung einer relationalen Datenbank - 1NF, 2NF, 3NF
  • Die Abfragesprache SQL und ihre wichtigsten Befehle (SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE)
  • Verknüpfungen zwischen Tabellen (JOIN)
  • Anbindung an einen MySQL-Server, Implementieren einer konkreten Datenbankanwendung
  • Analyse der Auswirkungen des entwickelten Produktes insbesondere unter Datenschutz-Gesichtspunkten

Vertiefungen im Rahmen umfangreicherer Projekte unter Anwendung der Methoden der Systementwicklung (Planung, Dokumentation, Implementierung, Testen)

Wiederholungen und Vertiefungen der Inhalte aus den Jahrgangstufen Q1 und Q2 (12 und 13)

Die übrige Zeit dient der Durchführung von Projekten und Praktikumsaufgaben. Die Themen sind nicht vorgeschrieben und orientieren sich an den Interessen der Schülerinnen und Schüler. Meist werden die Projekte arbeitsteilig in Arbeitsgruppen realisiert. Dies erfordert in besonderem Maße ein angemessenes und selbstbestimmtes Projektmanagement und die Teamfähigkeit.

Leistungsbewertung und weitere besondere Regelungen

Leistungsbewertung

Die Leistungsbewertung orientiert sich am Schulgesetz und der Ausbildungsordnung sowie an den allgemein für unsere Schule geltenden Grundsätzen.

Besondere Regelung im Fach Informatik:
Zusätzlich zu den in anderen Fächern üblichen Bereichen der sonstigen Mitarbeit wird in der Informatik das Arbeiten am Computer beurteilt. Dazu gehört sowohl der in den Stunden beobachtete Umgang mit Rechner und Programmen als auch die erzielten und abgespeicherten Ergebnisse.

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