Schulinternes Curriculum im Fach Informatik Sek II
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1. Präambel
2. Grundlagen der Leistungsbewertung
3. Hausaufgaben-Konzept
4. Lehrbücher und Medien
5. Curriculum Jahrgangsstufe 10/EF
6. Curriculum Jahrgangsstufe 11 / Q1
7. Curriculum Jahrgangsstufe 12 / Q2
8. Projekte
Schulinternes Curriculum im Fach Informatik Sek II
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1. Präambel
Aufgaben und Ziele des Faches
Gegenstand der Fächer im mathematisch-naturwissenschaftlich-technischen Aufgabenfeld (III) sind die empirisch erfassbare, die in formalen Strukturen beschreibbare und die durch Technik gestaltbare Wirklichkeit sowie die Verfahrens- und Erkenntnisweisen, die ihrer Erschließung und Gestaltung dienen.
Im Rahmen der von allen Fächern zu erfüllenden Querschnittsaufgaben tragen insbesondere auch die Fächer des mathematisch-naturwissenschaftlich-technischen Aufgabenfeldes im Rahmen der Entwicklung von Gestaltungskompetenz zur kritischen Reflexion geschlechter- und kulturstereotyper Zuordnungen, zur Werteerziehung, zur Empathie und Solidarität, zum Aufbau sozialer Verantwortung, zur Gestaltung einer demokratischen Gesellschaft, zur Sicherung der natürlichen Lebensgrundlagen, auch für kommende Generationen im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung, und zur kulturellen Mitgestaltung bei. Darüber hin-aus leisten sie einen Beitrag zur interkulturellen Verständigung, zur interdisziplinären Verknüpfung von Kompetenzen, auch mit gesellschaftswissenschaftlichen und sprachlich-literarisch-künstlerischen Feldern, sowie zur Vorbereitung auf Ausbildung, Studium, Arbeit und Beruf.
Wie kaum eine andere Fachdisziplin durchdringt die Informatik mit den von ihr entwickelten Systemen für jedermann wahrnehmbar nahezu alle Bereiche von Wirtschaft, Gesellschaft, Arbeit und Freizeit. Sie besitzt einen großen Anteil am Entwicklungsstand unserer technisierten und globalisierten Welt. Prozessorgesteuerte Geräte, Softwareprodukte und durch deren Einsatz bestimmte Verfahrensweisen und Prozesse beeinflussen und verändern unser Leben mit hoher Dynamik. Die Informatik stellt Prinzipien und Methoden zur Erforschung komplexer Phänomene und für die Entwicklung komplexer Systeme bereit, die zahlreiche andere Fachdisziplinen aufgreifen und adaptieren. Daher ist die Informatik in hohem Maße interdisziplinär ausgerichtet. Die Auseinandersetzung mit Themen und Methoden der Informatik in der Schule dient somit der Lebensvorbereitung und Orientierung in einer von der Informationstechnologie geprägten Welt.
Der Informatikunterricht der gymnasialen Oberstufe geht deutlich über eine Grundbildung im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologien in der Sekundarstufe I hinaus. Die Schülerinnen und Schüler er-werben über rezeptive Medienanwendungen und die interaktive Nutzung von Medienangeboten in den Fächern hinaus Fähigkeiten zur kritischen und verantwortungsvollen Analyse, Modellierung und Implementierung komplexer Informatiksysteme. Dabei konzentriert sich der Unterricht stets auf fundamentale und zeitbeständige informatische Ideen, Konzepte und Methoden und schließt auch die Auseinandersetzung mit Fragen einer menschengerechten Gestaltung und der Sicherheit von Systemen sowie der Folgen und Wirkungen des Einsatzes von Informatiksystemen ein. Schülerinnen und Schüler werden so befähigt und motiviert, auch zukünftige Entwicklungen zu nutzen, zu verstehen, hinsichtlich ihrer Wirkungen zu beurteilen und sich aktiv an der Fortentwicklung zu beteiligen.
Schulinternes Curriculum im Fach Informatik Sek II
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Ausgangspunkt im Informatikunterricht ist häufig ein Problem mit lebensweltlichem Bezug. Schülerinnen und Schüler erwerben und erweitern in der aktiven Auseinandersetzung mit komplexen Problemstellungen Kompetenzen, die sie zum selbstständigen informatischen Problemlösen befähigen. Mit der Aneignung von Strategien und Techniken zur strukturierten Zerlegung im Problemlöseprozess, zur Algorithmisierung von Abläufen sowie zur formalsprachlichen, grafischen oder symbolischen Beschreibung von Sachverhalten und Zusammenhängen erwerben die Lernenden Kompetenzen zur Bewältigung von Komplexität. Die Konstruktion eines abstrakten Modells zu einer anwendungsbezogenen Problemstellung fördert das Abstraktionsvermögen sowie kreatives und strukturelles Denken. Die Umsetzung eines informatischen Modells in ein lauffähiges Informatiksystem hat für Schülerinnen und Schüler nicht nur einen hohen Motivationswert, sondern ermöglicht ihnen auch die eigenständige Überprüfung der Angemessenheit und Wirkung des Modells im Rückbezug auf die Problemstellung. Im Unterricht lassen sich umfangreiche Informatiksysteme nur in arbeitsteiliger projektorientierter Zusammenarbeit im Team erstellen. Solche Projekte können nur gelingen, wenn die gemeinsame Arbeit strukturiert geplant und organisiert wird. Insgesamt leistet das Fach Informatik in der gymnasialen Oberstufe damit einen wichtigen Beitrag zu einer erweiterten Allgemeinbildung und allgemeinen Studierfähigkeit der Schülerinnen und Schüler.
Die inhaltliche und methodische Gestaltung des Unterrichts ist entscheidend dafür, dass Schülerinnen und Schüler die ausgewiesenen Kompetenzen erwerben können. Informatikunterricht erfordert in hohem Maße die Anwendung schüleraktivierender Methoden, die selbstständiges Lernen ermöglichen und individuelle Förderung begünstigen. Unterschiedliche, auch geschlechtsspezifische Herangehensweisen, Interessen, Vorerfahrungen und fachspezifische Kenntnisse sind angemessen zu berücksichtigen.
In der Einführungsphase werden ausgehend von einfachen Fragestellungen und unter Anleitung der Lehrperson zunächst einzelne Stufen eines Problemlösungsprozesses durchlaufen.
Am Ende der Qualifikationsphase sollen die Schülerinnen und Schüler dann in der Lage sein, Lösungsansätze in Form von lauffähigen Informatiksystemen weitgehend selbstständig zu entwickeln.
Unterrichtsstruktur im Fach Informatik
Um insbesondere Schülerinnen und Schülern gerecht zu werden, die in der Sekundarstufe I keinen Informatikunterricht besucht haben, wird in Kursen der Einführungsphase besonderer Wert darauf gelegt, dass keine Vorkenntnisse aus der Sekundarstufe I zum erfolgreichen Durchlaufen des Kurses erforderlich sind.
Der Unterricht der Sekundarstufe II wird mit Hilfe der Programmiersprache Java durchgeführt. In der Einführungsphase kommt dabei zusätzlich eine didaktische Bibliothek zum Einsatz, welche das Erstellen von grafischen Programmen erleichtert.
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Durch projektartiges Vorgehen, offene Aufgaben und Möglichkeiten, Problemlösungen zu verfeinern oder zu optimieren, entspricht der Informatikunterricht der Oberstufe in besonderem Maße den Erziehungszielen, Leistungsbereitschaft zu fördern, ohne zu überfordern.
Die gemeinsame Entwicklung von Materialien und Unterrichtsvorhaben, die Evaluation von Lehr- und Lernprozessen sowie die stetige Überprüfung und eventuelle Modifikation des schulinternen Curriculums durch die Fachkonferenz Informatik stellen einen wichtigen Beitrag zur Qualitätssicherung und -entwicklung des Unterrichts dar.
Zusammenarbeit mit anderen Fächern
Im Informatikunterricht werden Kompetenzen anhand informatischer Inhalte in verschiedenen Anwendungskontexten erworben, in denen Schülerinnen und Schülern aus anderen Fächern Kenntnisse mitbringen können. Diese können insbesondere bei der Auswahl und Bearbeitung von Softwareprojekten berücksichtigt werden und in einem hinsichtlich der informatischen Problemstellung angemessenem Maß in den Unterricht Eingang finden.
Da im Inhaltsfeld Informatik, Mensch und Gesellschaft auch gesellschaftliche und ethische Fragen im Unterricht angesprochen werden, soll eine mögliche Zusammenarbeit mit den Fächern Sozialwissenschaften und Philosophie in einer gemeinsamen Fachkonferenz ausgelotet werden.
2. Grundlagen der Leistungsbewertung
2.1 Beurteilungsbereich Klausuren
Verbindliche Absprachen:
Bei der Formulierung von Aufgaben werden die für die Abiturprüfungen geltenden
Operatoren des Faches Informatik schrittweise eingeführt, erläutert und dann im Rahmen
der Aufgabenstellungen für die Klausuren benutzt.
Verteilung und Dauer der Klausuren
Einführungsphase: 1 Klausur im 1., 2 im 2. Halbjahr
Dauer der Klausur: 2 Unterrichtsstunden
Grundkurse Q 1: 2 Klausuren je Halbjahr
Dauer der Klausuren: 2 Unterrichtsstunden
Grundkurse Q 2.1: 2 Klausuren
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Dauer der Klausuren: 3 Unterrichtsstunden
Grundkurse Q 2.2: 1 Klausur unter Abiturbedingungen
Anstelle einer Klausur kann gemäß dem Beschluss der Lehrerkonferenz in Q 1.2 eine
Facharbeit geschrieben werden.
Die Aufgabentypen, sowie die Anforderungsbereiche I-III sind entsprechend den Vorgaben in
Kapitel 3 des Kernlehrplans zu beachten.
Kriterien
Die Bewertung der schriftlichen Leistungen in Klausuren erfolgt über ein Raster mit Hilfspunkten, die im Erwartungshorizont den einzelnen Kriterien zugeordnet sind.
Spätestens ab der Qualifikationsphase orientiert sich die Zuordnung der Hilfspunktsumme zu den Notenstufen an dem Zuordnungsschema des Zentralabiturs.
Von diesem kann aber im Einzelfall begründet abgewichen werden, wenn sich z.B. besonders originelle Teillösungen nicht durch Hilfspunkte gemäß den Kriterien des Erwartungshorizontes abbilden lassen oder eine Abwertung wegen besonders schwacher Darstellung (APO-GOSt §13 (2)) angemessen erscheint.
Die Note ausreichend (5 Punkte) soll bei Erreichen von 45 % der Hilfspunkte erteilt werden.
2.3.2 Beurteilungsbereich Sonstige Mitarbeit
Den Schülerinnen und Schülern werden die Kriterien zum Beurteilungsbereich „sonstige Mitarbeit“ zu Beginn des Schuljahres genannt.
Verbindliche Absprachen
Alle Schülerinnen und Schüler führen in der Einführungsphase eine Arbeitsmappe mit Unterrichtsmaterialien, Hausaufgaben und einer Fachvokabelsammlung
In der Qualifikationsphase erstellen, dokumentieren und präsentieren die Schülerinnen und Schüler in Kleingruppen ein anwendungsbezogenes Softwareprodukt. Dies wird in die Note für die Sonstige Mitarbeit einbezogen.
Leistungsaspekte
Mündliche Leistungen
Beteiligung am Unterrichtsgespräch
Zusammenfassungen zur Vor- und Nachbereitung des Unterrichts
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Präsentation von Arbeitsergebnissen
Referate
Mitarbeit in Partner-/Gruppenarbeitsphasen
Praktische Leistungen am Computer
Implementierung, Test und Anwendung von Informatiksystemen
Sonstige schriftliche Leistungen
Arbeitsmappe und Arbeitstagebuch zu einem durchgeführten Unterrichtsvorhaben
Lernerfolgsüberprüfung durch kurze schriftliche Übungen
In Kursen, in denen höchstens 50% der Kursmitglieder eine Klausur schreiben, finden schriftliche Übungen mindestens einmal pro Kurshalbjahr statt, in anderen Kursen entscheidet über die Durchführung die Lehrkraft.
Schriftliche Übung dauern ca. 20 Minuten und umfassen den Stoff der letzten ca. 4–6 Stunden.
Bearbeitung von schriftlichen Aufgaben im Unterricht
Kriterien
Die folgenden allgemeinen Kriterien gelten sowohl für die mündlichen als auch für die schriftlichen Formen der sonstigen Mitarbeit.
Die Bewertungskriterien stützen sich auf
die Qualität der Beiträge,
die Quantität der Beiträge und
die Kontinuität der Beiträge.
Besonderes Augenmerk ist dabei auf
die sachliche Richtigkeit,
die angemessene Verwendung der Fachsprache,
die Darstellungskompetenz,
die Komplexität und den Grad der Abstraktion,
die Selbstständigkeit im Arbeitsprozess,
die Präzision und
die Differenziertheit der Reflexion zu legen.
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Bei Gruppenarbeiten auch auf
das Einbringen in die Arbeit der Gruppe,
die Durchführung fachlicher Arbeitsanteile und
die Qualität des entwickelten Produktes.
Bei Projektarbeit darüber hinaus auf
die Dokumentation des Arbeitsprozesses,
den Grad der Selbstständigkeit,
die Reflexion des eigenen Handelns und
die Aufnahme von Beratung durch die Lehrkraft.
Grundsätze der Leistungsrückmeldung und Beratung
Die Grundsätze der Leistungsbewertung werden zu Beginn eines jeden Halbjahres den Schülerinnen und Schülern transparent gemacht. Leistungsrückmeldungen können erfolgen
nach einer mündlichen Überprüfung,
bei Rückgabe von schriftlichen Leistungsüberprüfungen,
nach Abschluss eines Projektes,
nach einem Vortrag oder einer Präsentation,
bei auffälligen Leistungsveränderungen,
auf Anfrage,
als Quartalsfeedback und
zu Eltern- oder Schülersprechtagen.
Die Leistungsrückmeldung kann
durch ein Gespräch mit der Schülerin oder dem Schüler
durch die schriftliche Begründung einer Note oder
durch eine individuelle Lern-/Förderempfehlung
erfolgen.
Leistungsrückmeldungen erfolgen auch in der Einführungsphase im Rahmen der kollektiven und individuellen Beratung zur Wahl des Faches Informatik als fortgesetztes Grund- oder Leistungskursfach in der Qualifikationsphase.
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3.Hausaufgaben-Konzept
siehe Hausaufgabenkonzept des Erzb. St.-Angela-Gymnasiums vom 23. Juni 2010.
4. Unterrichtsmaterial
a) Entscheidungen
An unserer Schule wird das Fach Informatik nach langer Pause zum Schuljahr 2014/ 2015 wieder in der Oberstufe angeboten. In der EF werden zwei Grundkurse mit insgesamt 45 Schülern stattfinden.
Da das alte größtenteils imperative Konzept mit Delphi/ PASCAL sich als veraltet erweist, soll jetzt die Programmiersprache Java im Zentrum des Unterrichtes stehen. Diese wird an den meisten Universitäten als Einstiegssprache benutzt und ist die einzige in NRW im Abitur zugelassene Programmiersprache.
Da diese Sprache eigentlich für einen Anfänger ungeeignet ist, werden zahlreiche pädagogisch motivierte Vereinfachungen angeboten. Die großen IDEs wie Eclipse und Netbeans sind für Schulzwecke zu unübersichtlich und umfangreich. Sie können höchstens bei fortgeschrittenen Schülern in der Q1/Q2 Anwendung finden. Eingesetzt werden soll die vom Kultusministerium empfohlene Entwicklungsumgebung BlueJ in ihrer ursprünglichen Verwendungsweise. Zudem soll der Delphi-ähnliche „Java Editor“ als kleine GUI-IDE verwendet werden. Die Arbeit mit Greenfoot, Javakara, Gloop und ähnlichen spielerischen Vorbereitungen der Java-Einführung verstellt den Blick auf die eher theoretisch orientierte Zielsetzung des Faches Informatik in der Oberstufe und soll daher nur am Rande erfolgen.
b) Unterrichtsorganisation
Der Unterricht erfolgt im Doppelstundensystem. Es steht zur Zeit kein vollständig einsatzfähiger Computerraum zur Verfügung.
Da ein großer Teil der Schüler über Notebooks verfügt, sollen die Schüler diese in den Unterricht mitbringen. Informatik ist „Learning by Doing“, daher hat dieses Vorgehen (z.B. Hausaufgaben) erhebliche Vorteile. Die Geräte können über W-LAN vernetzt werden und die Schüler können darauf eine pädagogische Software zum Laufen bringen.
Wir benutzen ausschließlich plattformunabhängige freie portable Software. Also können die Schüler ohne eigenes Notebook mit einem USB-Stick an einen beliebigen Schulrechner gesetzt werden. Hiermit ist auch die Kompatibilität mit beliebigen Computern der Schüler gewährleistet. Zur Not können wir also auf einen Computerraum ganz verzichten.
Schulinternes Curriculum im Fach Informatik Sek II
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Leider gibt es noch keine Vorgaben für das Zentralabitur nach den neuen Kernlehrplänen. Daher kann das vorliegende Curriculum nur einen sehr vorläufigen Charakter haben.
Vorbereitung auf die Erstellung der Facharbeit
Möglichst schon zweiten Halbjahr der Einführungsphase, spätestens jedoch im ersten
Halbjahr des ersten Jahres der Qualifikationsphase werden im Unterricht an geeigneten
Stellen Hinweise zur Erstellung von Facharbeiten gegeben.
5. Unterrichtsvorhaben
Die Darstellung der Unterrichtsvorhaben im schulinternen Lehrplan besitzt den Anspruch,
sämtliche im Kernlehrplan angeführten Kompetenzen abzudecken. Dies entspricht der
Verpflichtung jeder Lehrkraft, Schülerinnen und Schülern Lerngelegenheiten zu ermöglichen,
so dass alle Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans von ihnen erfüllt werden können.
Da in den folgenden Unterrichtsvorhaben Inhalte in der Regel anhand von
Problemstellungen in Anwendungskontexten bearbeitet werden, werden in einigen
Unterrichtsvorhaben jeweils mehrere Inhaltsfelder angesprochen.
Die 5 zentralen Kompetenzen werden in den folgenden Tabellen mit Buchstaben in
Klammern angegeben:
Argumentieren (A)
Modellieren (M)
Implementieren (I)
Darstellen und Interpretieren (D)
Kommunizieren und Kooperieren (K)
Unterrichtsvorhaben
EF-1
Unterrichtssequenzen Zu entwickelnde
Kompetenzen Beispiele, Medien, Materialien
Thema: Einführung in die
Nutzung von
Informatiksystemen und in
grundlegende
Begrifflichkeiten
Inhaltsfelder:
Informatiksysteme
Informatik, Mensch und
Gesellschaft
Inhaltliche Schwerpunkte:
Einzelrechner
Dateisystem
Internet
Einsatz von Informatiksystemen Zeitbedarf 6 Stunden
1. Information, deren Kodierung und Speicherung
(a) Informatik als Wissenschaft der
Verarbeitung von Informationen
(b) Darstellung von Informationen in Schrift,
Bild und Ton
(c) Speichern von Daten mit informatischen
Systemen am Beispiel der Schulrechner
(d) Vereinbarung von Richtlinien zur
Datenspeicherung auf den Schulrechnern
(z.B. Ordnerstruktur, Dateibezeichner usw.)
2. Informations- und Datenübermittlung in Netzen
(a) „Sender-Empfänger-Modell“ und seine
Bedeutung für die Eindeutigkeit von
Kommunikation Informatische
Kommunikation in Rechnernetzen am
Beispiel des Schulnetzwerks (z.B. Benut-
zeranmeldung, Netzwerkordner,
Die Schülerinnen und
Schüler
beschreiben und erläutern den Aufbau und die Arbeitsweise singulärer Rechner am Beispiel der „Von-Neumann-Architektur“ (A),
nutzen die im Unterricht eingesetzten Informatiksysteme selbstständig, sicher, zielführend und verantwortungsbewusst (D),
nutzen das Internet zur
Recherche, zum
Datenaustausch und zur
Kommunikation (K)
Beispiel: Textkodierung
Kodierung und Dekodierung von Texten
mit unbekannten Zeichensätzen (z.B.
Wingdings)
Beispiel: Bildkodierung
Kodierung von Bildinformationen in
Raster- und Vektorgrafiken
Beispiel: Rollenspiel zur Paketvermittlung
im Internet
Schülerinnen und Schüler übernehmen die
Rollen von Clients und Routern. Sie
schicken spielerisch Informationen auf
Karten von einem Schüler-Client zum
anderen. Jede Schülerin und jeder Schüler
hat eine Adresse, jeder Router darüber
hinaus eine Routingtabelle. Mit Hilfe der
Tabelle und einem Würfel wird
entschieden, wie ein Paket weiter
vermittelt wird.
Unterrichtsvorhaben
EF-1
Unterrichtssequenzen Zu entwickelnde
Kompetenzen Beispiele, Medien, Materialien
Zugriffsrechte, Client-Server)
(b) Grundlagen der technischen Umsetzung von
Rechnerkommunikation am Beispiel des
Internets (z.B. Netzwerkadresse,
Paketvermittlung, Protokoll)
(c) Richtlinien zum verantwortungsvollen
Umgang mit dem Internet
3. Aufbau informatischer Systeme
(a) Identifikation typischer Komponenten
informatischer Systeme und anschließende
Beschränkung auf das Wesentliche,
Herleitung der „Von-Neumann-Architektur“
(b) Identifikation des EVA-Prinzips (Eingabe-
Verarbeitung-Ausgabe) als Prinzip der
Verarbeitung von Daten und Grundlage der
„Von-Neumann-Architektur“
Material: Demonstrationshardware
Durch Demontage eines
Demonstrationsrechners entdecken
Schülerinnen und Schüler die
verschiedenen Hardwarekomponenten
eines Informatiksystems. Als
Demonstrationsrechner bietet sich ein
ausrangierter Schulrechner an.
Schulinternes Curriculum im Fach Informatik Sek II
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Unterrichtsvorhaben
EF-2
Unterrichtssequenzen Zu entwickelnde
Kompetenzen Beispiele, Medien, Materialien
Thema:
Grundlagen der
objektorientierten Analyse,
Modellierung und
Implementierung anhand von
statischen Grafikszenen
Inhaltsfelder:
Daten und ihre
Strukturierung
Formale Sprachen und
Automaten
Inhaltliche
Schwerpunkte:
Objekte und
Klassen
Syntax und
Semantik einer
Programmiersprach
Identifikation von Objekten
Am Beispiel eines lebensweltnahen Beispiels
werden Objekte im Sinne der Objektorientierten
Modellierung eingeführt.
Objekte werden mit Objektkarten visualisiert und
mit sinnvollen Attributen und „Fähigkeiten“, d.h.
Methoden versehen.
Manche Objekte sind prinzipiell typgleich und
werden so zu einer Objektsorte bzw. Objektklasse
zusammengefasst.
Analyse von Klassen didaktischer
Lernumgebungen
Objektorientierte Programmierung als
modularisiertes Vorgehen (Entwicklung von
Problemlösungen auf Grundlage vorhandener
Klassen)
Grundaufbau einer Java-Klasse
Die Schülerinnen und
Schüler
ermitteln bei der Analyse einfacher Problemstellungen Objekte, ihre Eigenschaften, ihre Operationen und ihre Beziehungen (M),
modellieren Klassen
mit ihren Attributen,
ihren Methoden und
Assoziationsbeziehung
en (M),
stellen die
Kommunikation
zwischen Objekten
grafisch dar (M),
implementieren
einfache Algorithmen
unter Beachtung der
Syntax und Semantik
einer
Programmiersprache
Beispiel: Vogelschwarm
Schülerinnen und Schüler betrachten
einen Vogelschwarm als Menge
gleichartiger Objekte, die in einer Klasse
mit Attributen und Methoden
zusammengefasst werden können.
Materialien:
Ergänzungsmaterialien zum
Lehrplannavigator - Allgemeine
Objektorientierung
Schulinternes Curriculum im Fach Informatik Sek II
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Unterrichtsvorhaben
EF-2
Unterrichtssequenzen Zu entwickelnde
Kompetenzen Beispiele, Medien, Materialien
e
Zeitbedarf: 8 Stunden Konzeption einer Szene mit Kamera, Licht und
sichtbaren Objekten
Deklaration und Initialisierung von Objekten
Methodenaufrufe mit Parameterübergabe zur
Manipulation von Objekteigenschaften
(I),
stellen den Zustand eines Objekts dar (D).
Schulinternes Curriculum im Fach Informatik Sek II
15
Unterrichtsvorhaben
EF-3
Unterrichtssequenzen Zu entwickelnde Kompetenzen
Beispiele, Medien, Materialien
Thema:
Grundlagen der
objektorientierten
Programmierung und
algorithmischer
Grundstrukturen in Java
Zentrale Kompetenzen:
Argumentieren
Modellieren
Implementieren
Kommunizieren und
Kooperieren
Inhaltsfelder:
Daten und ihre
Strukturierung
Algorithmen
Formale Sprachen
Bewegungsanimationen am
Beispiel einfacher Objekte
Kontinuierliche Verschiebung eines
Objekts mit Hilfe einer Schleife
(While-Schleife)
Tastaturabfrage zur Realisierung
einer Schleifenbedingung für eine
Animationsschleife
Mehrstufige Animationen mit
mehreren sequenziellen Schleifen
Berechnung von Abständen
zwischen Objekten mit
Hilfsvariablen
Erstellen und Verwalten größerer
Mengen einfacher grafischer
Objekte
Erzeugung von Objekten mit Hilfe
von Zählschleifen (FOR-Schleife)
Die Schülerinnen und Schüler
analysieren und erläutern einfache Algorithmen und Programme (A),
entwerfen einfache Algorithmen und stellen sie umgangssprachlich und grafisch dar (M),
ermitteln bei der Analyse einfacher Problemstellungen Objekte, ihre Eigenschaften, ihre Operationen und ihre Beziehungen (M),
modellieren Klassen mit ihren Attributen, ihren Methoden und Assoziationsbeziehungen (M),
ordnen Attributen, Parametern und Rückgaben von Methoden einfache Datentypen, Objekttypen oder lineare Datensammlungen zu (M),
ordnen Klassen, Attributen und Methoden ihren Sichtbarkeitsbereich zu (M),
modifizieren einfache Algorithmen
Beispiel: Kleine Alltagsaufgaben wie :
Taschenrechner/ Tankanzeige/ Einfache
Spiele/ Spielereien mit Swing-
Komponenten/ String-Verarbeitung
Materialien:
Ergänzungsmaterialien zum
Lehrplannavigator - Allgemeine
Objektorientierung
Schulinternes Curriculum im Fach Informatik Sek II
16
Unterrichtsvorhaben
EF-2
Unterrichtssequenzen Zu entwickelnde
Kompetenzen Beispiele, Medien, Materialien
und Automaten
Inhaltliche Schwerpunkte:
Objekte und Klassen
Syntax und Semantik
einer
Programmiersprache
Analyse, Entwurf und
Implementierung
einfacher
Algorithmen
Zeitbedarf: 18 Stunden
Verwaltung von Objekten in
eindimensionalen Feldern (Arrays)
Animation von Objekten, die in
eindimensionalen Feldern (Arrays)
verwaltet werden
Implementierung eigener Methoden
mit und ohne Parameterübergabe
Realisierung von Zustandsvariablen
Thematisierung des
Geheimnisprinzips und des
Autonomitätsprinzips von Objekten
Animation mit Hilfe des Aufrufs von
selbstimplementierten Methoden
Vertiefung: Weitere Projekte
und Programme (I),
implementieren Klassen in einer Programmiersprache auch unter Nutzung dokumentierter Klassenbibliotheken (I),
implementieren Algorithmen unter Verwendung von Variablen und Wertzuweisungen, Kontrollstrukturen sowie Methodenaufrufen (I),
implementieren einfache Algorithmen unter Beachtung der Syntax und Semantik einer Programmiersprache (I),
testen Programme schrittweise anhand von Beispielen (I),
interpretieren Fehlermeldungen und korrigieren den Quellcode (I).
Schulinternes Curriculum im Fach Informatik Sek II
18
Unterrichtsvorhaben
EF-4
Unterrichtssequenzen Zu entwickelnde Kompetenzen
Beispiele, Medien, Materialien
Thema:
Modellierung und
Implementierung von Klassen-
und Objektbeziehungen anhand
von grafischen Spielen und
Simulationen
Inhaltsfelder:
Daten und ihre
Strukturierung
Algorithmen
Formale Sprachen und
Automaten
Inhaltliche Schwerpunkte:
Objekte und Klassen
Syntax und Semantik einer
Programmiersprache
Analyse, Entwurf und
Implementierung einfacher
Vertiefung des Referenzbegriffs und
Einführung des Prinzips der
dynamischen Referenzierung
Erarbeitung einer Simulation mit
grafischen Objekten, die sich durch
unterschiedliche Ergänzungen
voneinander unterscheiden
(Vererbung durch Spezialisierung
ohne Überschreiben von Methoden)
Analyse und Erläuterung einer
Basisversion der grafischen Klasse
Realisierung von grafischen
Erweiterungen zur Basisklasse mit und
ohne Vererbung
(Implementationsdiagramm und
Quellcode)
Verallgemeinerung und Reflexion des
Prinzips der Vererbung am Beispiel
der Spezialisierung
Die Schülerinnen und Schüler
analysieren und erläutern eine objektorientierte Modellierung (A),
stellen die Kommunikation zwischen
Objekten grafisch dar (M),
ermitteln bei der Analyse einfacher
Problemstellungen Objekte, ihre
Eigenschaften, ihre Operationen und
ihre Beziehungen (M),
modellieren Klassen mit ihren Attributen, ihren Methoden und Assoziationsbeziehungen (M),
ordnen Attributen, Parametern und Rückgaben von Methoden einfache Datentypen, Objekttypen oder lineare Datensammlungen zu (M),
ordnen Klassen, Attributen und
Methoden ihren Sichtbarkeitsbereich
Beispiel: Demoprogramme aus
„Java lernen mit BlueJ“ von
Barnes / Kölling
oder
„Java ist auch eine Insel“ von C.
Ullenbohm
Materialien:
Ergänzungsmaterialien zum
Lehrplannavigator -
Allgemeine
Objektorientierung
Schulinternes Curriculum im Fach Informatik Sek II
19
Unterrichtsvorhaben
EF-4
Unterrichtssequenzen Zu entwickelnde Kompetenzen
Beispiele, Medien, Materialien
Algorithmen
Zeitbedarf: 18 Stunden
Zeitbedarf: 18 Stunden
Vererbung mit Überschreiben von
Methoden
Analyse und Erläuterung einer
einfachen grafischen Klasse
Spezialisierung der Klasse zu
Unterklassen mit verschiedenen
Animationen durch Überschreiben
Reflexion des Prinzips der späten
Bindung
Vertiefung: Entwicklung eines
vergleichbaren Projekts mit einer
(abstrakten) Oberklasse
zu (M),
modellieren Klassen unter
Verwendung von Vererbung (M),
implementieren Klassen in einer Programmiersprache auch unter Nutzung dokumentierter Klassenbibliotheken (I),
testen Programme schrittweise anhand von Beispielen (I),
interpretieren Fehlermeldungen und korrigieren den Quellcode (I),
modifizieren einfache Algorithmen und Programme (I),
stellen Klassen, Assoziations- und Vererbungsbeziehungen in Diagrammen grafisch dar (D),
dokumentieren Klassen durch Beschreibung der Funktionalität der Methoden (D).
Schulinternes Curriculum im Fach Informatik Sek II
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Unterrichtsvorhaben
EF-5
Unterrichtssequenzen Zu entwickelnde Kompetenzen
Beispiele, Medien, Materialien
Thema: Such- und
Sortieralgorithmen
anhand
kontextbezogener
Beispiele
Inhaltsfelder:
Algorithmen
Inhaltliche
Schwerpunkte:
Algorithmen zum
Suchen und
Sortieren
Analyse, Entwurf
und
Implementierung
einfacher
Algorithmen
Zeitbedarf: 10 Stunden
Explorative Erarbeitung eines
Sortierverfahrens
Sortierprobleme im Kontext informatischer
Systeme und im Alltag (z.B. Dateisortierung,
Tabellenkalkulation, Telefonbuch,
Bundesligatabelle, usw.)
Vergleich zweier Elemente als Grundlage eines
Sortieralgorithmus
Erarbeitung eines Sortieralgorithmus durch die
Schülerinnen und Schüler
Systematisierung von Algorithmen und
Effizienzbetrachtungen
Formulierung (falls selbst gefunden) oder
Erläuterung von mehreren Algorithmen im
Pseudocode (auf jeden Fall: Sortieren durch
Vertauschen, Sortieren durch Auswählen)
Anwendung von Sortieralgorithmen auf
verschiedene Beispiele
Die Schülerinnen und Schüler
beurteilen die Effizienz von Algorithmen am Beispiel von Sortierverfahren hinsichtlich Zeit und Speicherplatzbedarf (A),
entwerfen einen weiteren Algorithmus zum Sortieren (M),
analysieren Such- und Sortieralgorithmen und wenden sie auf Beispiele an (D).
Beispiel: Sortieren mit Waage
Die Schülerinnen und Schüler
bekommen die Aufgabe, kleine,
optisch identische
Kunststoffbehälter aufsteigend
nach ihrem Gewicht zu
sortieren. Dazu steht ihnen eine
Balkenwaage zur Verfügung,
mit deren Hilfe sie das Gewicht
zweier Behälter vergleichen
können.
Materialien:
Computer science unplugged –
Sorting Algorithms, URL:
www.csunplugged.org/s
orting-algorithms
abgerufen: 30. 03. 2014
Beispiele: Sortieren durch
Schulinternes Curriculum im Fach Informatik Sek II
21
Unterrichtsvorhaben
EF-4
Unterrichtssequenzen Zu entwickelnde Kompetenzen
Beispiele, Medien, Materialien
Bewertung von Algorithmen anhand der Anzahl
der nötigen Vergleiche
Variante des Sortierens durch Auswählen
(Nutzung eines einzigen oder zweier Felder
bzw. lediglich eines einzigen zusätzlichen
Ablageplatzes oder mehrerer neuer
Ablageplätze)
Effizienzbetrachtungen an einem konkreten
Beispiel bezüglich der Rechenzeit und des
Speicherplatzbedarfs
Analyse des weiteren Sortieralgorithmus
(sofern nicht in Sequenz 1 und 2 bereits
geschehen)
Binäre Suche auf sortierten Daten
Suchaufgaben im Alltag und im Kontext
informatischer Systeme
Evtl. Simulationsspiel zum effizienten Suchen
mit binärer Suche
Auswählen,
Sortieren durch Vertauschen,
Quicksort
Quicksort ist als Beispiel für
einen Algorithmus nach dem
Prinzip Teile und Herrsche gut
zu behandeln. Kenntnisse in
rekursiver Programmierung
sind nicht erforderlich, da eine
Implementierung nicht
angestrebt wird.
Materialien:
Computer science unplugged –
Sorting Algorithms, URL:
www.csunplugged.org/s
orting-algorithms
Schulinternes Curriculum im Fach Informatik Sek II
22
Unterrichtsvorhaben
EF-4
Unterrichtssequenzen Zu entwickelnde Kompetenzen
Beispiele, Medien, Materialien
Effizienzbetrachtungen zur binären Suche
Schulinternes Curriculum im Fach Informatik Sek II
23
Unterrichtsvorhaben
EF-6
Unterrichtssequenzen Zu entwickelnde
Kompetenzen Beispiele, Medien, Materialien
Thema:
Geschichte der digitalen
Datenverarbeitung und die
Grundlagen des Datenschutzes
Inhaltsfelder:
Informatik, Mensch und
Gesellschaft
Informatiksysteme
Inhaltliche Schwerpunkte:
Wirkungen der Automatisierung
Geschichte der automatischen
Datenverarbeitung
Digitalisierung
Zeitbedarf: 16 Stunden
1. Selbstständige Erarbeitung von Themen
durch die Schülerinnen und Schüler
(a) Mögliche Themen zur Erarbeitung in
Kleingruppen:
„Eine kleine Geschichte der Digitalisierung:
vom Morsen zum modernen
Digitalcomputer“
„Eine kleine Geschichte der Kryptographie:
von Caesar zur Enigma“
„Von Nullen, Einsen und mehr:
Stellenwertsysteme und wie man mit
ihnen rechnet“
„Kodieren von Texten und Bildern: ASCII,
RGB und mehr“
„Auswirkungen der Digitalisierung:
Veränderungen der Arbeitswelt und
Datenschutz“
Die Schülerinnen und Schüler
bewerten anhand von Fallbeispielen die Auswirkungen des Einsatzes von Informatiksystemen (A),
erläutern wesentliche Grundlagen der Geschichte der digitalen Datenverarbeitung (A),
stellen ganze Zahlen und Zeichen in Binärcodes dar (D),
interpretieren Binärcodes als Zahlen und Zeichen (D),
nutzen das Internet zur Recherche, zum Datenaustausch und zur Kommunikation. (K).
Beispiel: Ausstellung zu
informatischen Themen
Die Schülerinnen und Schüler
bereiten eine Ausstellung zu
informatischen Themen vor.
Dazu werden Stellwände und
Plakate vorbereitet, die ggf.
auch außerhalb des
Informatikunterrichts in der
Schule ausgestellt werden
können.
Materialien:
Schülerinnen und Schüler
recherchieren selbstständig im
Internet, in der
Schulbibliothek, in öffentlichen
Bibliotheken, usw.
Schulinternes Curriculum im Fach Informatik Sek II
24
Unterrichtsvorhaben
EF-4
Unterrichtssequenzen Zu entwickelnde Kompetenzen
Beispiele, Medien, Materialien
(b) Vorstellung und Diskussion durch
Schülerinnen und Schüler
2. Vertiefung des Themas Datenschutz
(a) Erarbeitung grundlegender Begriffe des
Datenschutzes
(b) Problematisierung und Anknüpfung an die
Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler
(c) Diskussion und Bewertung von
Fallbeispielen aus dem Themenbereich
„Datenschutz“
Schulinternes Curriculum im Fach Informatik Sek II
25
11. und 12.
Curriculum Jahrgangsstufe 11 / Q1 und
Curriculum Jahrgangsstufe 12 / Q2
Die Fachkonferenz unserer Schule sieht sich derzeit nicht in der Lage für die Jahrgangsstufen 11 und 12 verbindliche Lehrpläne vorzulegen. Wie man an den
Beispielrichtlinien des Ministeriums sieht, werden diese aus den verbindlichen Vorgaben des Zentralabiturs abgeleitet. Die Vorgaben für das Zentralabitur 2017
liegen zur Zeit aber noch nicht vor.
13. Projekte
Da im Einzugsbereich unserer Schule eine Reihe IT-Betriebe liegen, sollen professionelle IT-Kräfte zu Vorträgen und Demonstrationen eingeladen
werden. Im Idealfall würden wir sie in AG's integrieren.
Die Praktika in der EF finden auch in IT-Betrieben statt. Zu nennen wäre hier besonders die Firma Datanet in Hardtbrücke, bei der mehrere
Absolventen unserer Schule arbeiten.
Exkursionen zu IT-Unternehmen bzw. IT – Installationen in größeren Unternehmen im Umfeld der Schule