Fach - Marianne Weber Gymnasium · 2020. 5. 7. · - Java-Editor BlueJ und der didaktischen...

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1 Marianne-Weber-Gymnasium Ganztagsgymnasium der Alten Hansestadt Lemgo Schulinterner Lehrplan für die Gymnasiale Oberstufe Fach Informatik

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    Marianne-Weber-Gymnasium Ganztagsgymnasium der Alten Hansestadt Lemgo

    Schulinterner Lehrplan für die Gymnasiale Oberstufe

    Fach

    Informatik

  • 2

    Inhalt

    Seite1 Die Fachgruppe Informatik am MWG 3

    2 Entscheidungen zum Unterricht 32.1 Unterrichtsvorhaben 42.1.1 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben 52.1.2 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben 9

    Konkretisierte Unterrichtsvorhaben EF 9Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Q1 15Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Q2 21

    2.2 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit

    25

    2.3 Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung

    25

    2.3.1 Beurteilungsbereich Klausuren 252.3.2 Beurteilungsbereich Sonstige Mitarbeit 263 Entscheidungen zu fach-

    unterrichtsübergreifenden Fragen27

    4 Qualitätssicherung und Evaluation 27

  • 3

    1. Die Fachgruppe Informatik am MWG

    In der Oberstufe ist Informatik am MWG als Grundkurs wählbar. Ein Leistungskurs wird zur Zeit nicht angeboten. Der Unterricht in der Oberstufe erfolgt in Kooperation mit dem Engelbert-Kaempfer-Gymnasium in Lemgo. Ebenso sind die schulinternen Lehrpläne beider Schulen für Informatik in der Sekundarstufe II gemeinsam erarbeitet und aufeinander abgestimmt worden.

    Die Fachgruppe Informatik am Marianne-Weber-Gymnasium besteht zurzeit aus Herrn Artmann und Herrn Wellenkrüger.

    Lemgo, Mai 2020

    2. Entscheidungen zum Unterricht

    Im Fach Informatik geht es im Wesentlichen darum, zu einer gegebenen informatischen Problemstellung ein effizientes Lösungsverfahren zu entwickeln, das dann mit Hilfe eines Computers umgesetzt werden kann. Der Unterricht orientiert sich dabei an den fundamentalen Ideen der Informatik

    - Algorithmisierung- Strukturierte Zerlegung- Sprache

    Dabei kommt es nicht auf kurzfristig anwendbares, abfragbares Wissen sondern vielmehr auf grundlegende Verfahren und Konzepte (Kompetenzen) an, die längerfristig Gültigkeit besitzen.

    Mit Beginn des Unterrichts in der Einführungsphase wird die Programmiersprache Java gelehrt. Da es sich für viele Schülerinnen und Schüler um ein neu einsetzendes Fach handelt, sind Vorkenntnisse in diesem Bereich nicht nötig.

  • 4

    2.1 Unterrichtsvorhaben

    Die im Folgenden dargestellten Unterrichtsvorhaben sind auf Grundlage des Kernlehrplans Informatik für die Gymnasiale Oberstufe erstellt worden.

    Ein Unterrichtsvorhaben setzt sich aus Kompetenzbereichen und Inhaltsfeldern zusammen. Diese werden im Kernlehrplan ausführlich beschrieben. Hier ist eine Übersicht:

    Kompetenzbereiche:

    - Argumentieren- Modellieren- Implementieren- Darstellen und Interpretieren- Kommunizieren und Kooperieren

    Inhaltsfelder:

    - Daten und ihre Strukturierung- Algorithmen- Formale Sprachen und Automaten- Informatiksysteme- Informatik, Mensch und Gesellschaft

    Die Darstellung der Unterrichtsvorhaben im schulinternen Lehrplan besitzt den Anspruch, sämtliche im Kernlehrplan angeführten Kompetenzen abzudecken. Dies bedeutet für die Lehrkraft, Schülerinnen und Schülern Lerngelegenheiten zu ermöglichen, so dass alle Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans von ihnen erfüllt werden können.

    Die entsprechende Umsetzung erfolgt auf zwei Ebenen: der Übersichts- und der Konkretisierungsebene, die im Folgenden beschrieben werden.

  • 2.1.1 Übersichtsraster

    I) Einführungsphase

    Quartal Unterrichtsvorhaben ZugeordneteThemenfelder

    Schwerpunkte desKompetenzerwerbes

    Klausur

    EF 1.1 Einführung in die Nutzung von Informationssystemen und in grundlegende Begrifflichkeiten

    - Informatiksysteme- Informatik, Mensch und Gesellschaft

    - Argumentieren - Darstellen und Interpretieren- Kommunizieren und Kooperieren

    EF 1.2 Grundlagen der objektorientierten Analyse, Modellierung und Implementierung anhand von Beispielen

    - Daten und ihre Strukturierung- Formale Sprachen und Automaten

    - Modellieren- Darstellen und Interpretieren- Implementieren

    EF 1.3 Grundlagen der objektorientierten Programmierung und algorithmi-scher Grundstrukturen in Java

    - Daten und ihre Strukturierung- Algorithmen- Formale Sprachen und Automaten

    - Modellieren- Argumentieren- Implementieren

    Klausur im 2. QuartalÜberprüfen der erarbeiteten Inhalte

    EF 2.1 Vertiefung der objektorientierten Programmierung, Modellierung undImplementierung von Klassen und Objektbeziehungen

    - Daten und ihre Strukturierung- Algorithmen- Formale Sprachen und Automaten

    - Modellieren- Darstellen und Interpretieren- Implementieren

  • Quartal Unterrichtsvorhaben ZugeordneteThemenfelder

    Schwerpunkte desKompetenzerwerbes

    Klausur

    EF 2.2 Besondere Algorithmen anhand kontextbezogener Beispiele

    - Algorithmen- Daten und ihre Strukturierung

    - Darstellen und Interpretieren- Argumentieren- Implementieren

    Klausur im 3. QuartalÜberprüfen der erarbeiteten Inhalte

    EF 2.3 Phasen der Softwareentwicklung amBeispiel eines anwendungs-orientierten Projektes

    - Informatiksysteme- Daten und ihre Strukturierung

    - Modellieren- Kommunizieren und Kooperieren- Darstellen und Interpretieren- Implementieren

  • II) Qualifikationsphase Q1 Grundkurs

    Quartal Unterrichtsvorhaben ZugeordneteThemenfelder

    Schwerpunkte des Kompetenzerwerbes

    Klausur

    Q1 1.1 Wiederholung der objektorientiertenModellierung und Programmierung anhand kontextbezogener Problem-stellungen

    - Daten und ihre Strukturierung- Algorithmen- Informatiksysteme

    - Darstellen und Interpretieren- Implementieren- Kommunizieren und Kooperieren- Modellieren- Argumentieren

    Q1 1.2 Suchen und Sortieren auf linearen Datenstrukturen

    - Daten und ihre Strukturierung- Algorithmen

    - Darstellen und Interpretieren- Modellieren- Implementieren

    Klausur im 1. QuartalÜberprüfen der erarbeiteten Inhalte

    Q1 1.3 Modellierung und Implementierung von Anwendungen mit dynami-schen, linearen Datenstrukturen

    - Daten und ihre Strukturierung- Algorithmen

    - Darstellen und Interpretieren- Modellieren- Implementieren

    Klausur im 2. QuartalÜberprüfen der erarbeiteten Inhalte

    Q1 2.1 Modellierung und Nutzung von relationalen Datenbanken in Anwendungskontexten

    - Daten und ihre Strukturierung- Algorithmen- Informatik, Mensch und Gesellschaft

    - Darstellen und Interpretieren- Modellieren- Argumentieren- Kommunizieren und Kooperieren

    Klausur im 3. QuartalÜberprüfen der erarbeiteten Inhalte

    Q1 2.2 Sicherheit und Datenschutz in Netzstrukturen

    - Informatiksysteme- Informatik, Mensch und Gesellschaft

    - Darstellen und Interpretieren- Argumentieren- Kommunizieren und Kooperieren

    Klausur im 4. QuartalÜberprüfen der erarbeiteten Inhalte

  • III) Qualifikationsphase Q2 Grundkurs

    Quartal Unterrichtsvorhaben ZugeordneteThemenfelder

    Schwerpunkte des Kompetenzerwerbes

    Klausur

    Q2 1.1 Endliche Automaten und formale Sprachen

    - Endliche Automaten und formale Sprachen

    - Darstellen und Interpretieren- Modellieren- Argumentieren

    Klausur im 1. QuartalÜberprüfen der erarbeiteten Inhalte

    Q2 1.2 Kryptografie – Von Caesar bis PGPEine anwendungsorientierte Einführung

    - Informatiksysteme- Informatik, Mensch und Gesellschaft- Algorithmen

    - Darstellen und Interpretieren- Argumentieren- Kommunizieren und Kooperieren- Implementieren

    Q2 1.3 Modellierung und Implementierung von Anwendungen mit dynamischen, nichtlinearen Datenstrukturen

    - Daten und ihre Strukturierung- Algorithmen

    - Darstellen und Interpretieren- Modellieren- Implementieren- Argumentieren

    Klausur im 2. QuartalÜberprüfen der erarbeiteten Inhalte

    Q2 2 Projektarbeit und allgemeine Wiederholung / Vorbereitung auf das Abitur

    - Informatiksysteme- Daten und ihre Strukturierung- Algorithmen- Informatik, Mensch und Gesellschaft- Endliche Automaten und formale Sprachen

    - Darstellen und Interpretieren- Modellieren- Implementieren- Argumentieren- Kommunizieren und Kooperieren

    Klausur im 3. QuartalÜberprüfen der erarbeiteten Inhalte

  • 2.1.2 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben

    Einführungsphase

    EF 1.1 Einführung in die Nutzung von Informationssystemen und in grundlegende Begrifflichkeiten

    Zeitlicher Umfang: ca. 8 Unterrichtsstunden

    Inhaltliche Schwerpunkte:- Was ist Informatik ? Übersicht über die Geschichte und Bereiche der Informatik- Information als Größe, duales und hexadezimales Zahlsystem- weitere Kodierungen, z.B. Unicode- Grundlagen des Rechneraufbaus

    Kompetenz ArgumentierenDie Schülerinnen und Schüler- erläutern wesentliche Grundlagen der Geschichte und Bereiche der digitalen

    Datenverarbeitung- beschreiben und erläutern den strukturellen Aufbau und die Arbeitsweise singulärer Rechner

    am Beispiel der „Von – Neumann – Architektur“

    Kompetenz Darstellen und InterpretierenDie Schülerinnen und Schüler- stellen ganze Zahlen und Zeichen in Binär- und Hexadezimalcodes dar- lernen den Informationsbegriff als Größe kennen, der in der Einheit Byte gemessen werden

    kann- beschreiben und nutzen weitere Kodierungen wie den Unicode und UTF-8

    Kompetenz Kommunizieren und KooperierenDie Schülerinnen und Schüler- erläutern wesentliche Grundlagen der Geschichte der digitalen Datenverarbeitung- nutzen das verfügbare Informatiksystem (Rechner) zur strukturierten Verwaltung und

    gemeinsamen Verwendung von Daten unter Berücksichtigung der Rechteverwaltung

    Texte und Medien- eigene Materialien (Informations- und Arbeitsblätter) - Nutzen des Internets

    Lernerfolgsüberprüfung- Mitarbeit im Unterricht- Vorstellen von Ergebnissen und Hausaufgaben- ggf. Klausur im 2. Quartal

  • EF 1.2 Grundlagen der objektorientierten Analyse, Modellierung und Implementierung anhand von Beispielen

    Zeitlicher Umfang: ca. 15 Unterrichtsstunden

    Inhaltliche Schwerpunkte:- Einführung in die Programmierung mit Java, Implementieren und Testen einfacher

    Programme- Syntax und Semantik der Programmiersprache- Klassen und Objekte

    Kompetenz ModellierenDie Schülerinnen und Schüler

    - ermitteln bei der Analyse von Problemstellungen Objekte, ihre Eigenschaften, ihre Operationen und ihre Beziehungen

    - modellieren Klassen mit ihren Attributen, Methoden und ihren Assoziationsbeziehungen unter Angabe von Multiplizitäten

    Kompetenz Darstellen und InterpretierenDie Schülerinnen und Schüler

    - stellen Klassen und ihre Beziehungen in Diagrammen grafisch dar

    Kompetenz ImplementierenDie Schülerinnen und Schüler

    - testen Programme schrittweise anhand von Beispielen- modifizieren einfache Algorithmen und Programme- implementieren Klassen in Java auch unter Nutzung dokumentierter Klassenbibliotheken- interpretieren Fehlermeldungen und korrigieren den Quellcode

    Texte und Medien- eigene Materialien (Informations- und Arbeitsblätter) - Java-Editor BlueJ und der didaktischen Umgebung GLOOP zur Implementierung von Java- Programmen- selbst erstelltes Skript „Einführung in Java“

    Lernerfolgsüberprüfung- Mitarbeit im Unterricht- Vorstellen von Ergebnissen und Hausaufgaben- ggf. Klausur im 2. Quartal

  • EF 1.3 Grundlagen der objektorientierten Programmierung und algorithmischer Grundstrukturen in Java

    Zeitlicher Umfang: ca. 12 Unterrichtsstunden

    Inhaltliche Schwerpunkte:- Daten und ihre Strukturierung in Java- Algorithmen- Syntax und Semantik der Programmiersprache- Klassen und Objekte

    Kompetenz ModellierenDie Schülerinnen und Schüler

    - entwerfen einfache Algorithmen und stellen sie umgangssprachlich und grafisch dar - modellieren Klassen mit ihren Attributen, Methoden und ihren Assoziationsbeziehungen

    unter Angabe von Multiplizitäten- ordnen Attributen, Parametern und Rückgaben von Methoden einfache Datentypen oder

    Objekttypen zu

    Kompetenz ArgumentierenDie Schülerinnen und Schüler

    - analysieren und erläutern einfache Algorithmen und Programme

    Kompetenz ImplementierenDie Schülerinnen und Schüler

    - implementieren einfache Algorithmen unter Beachtung der Syntax und Semantik von Java- implementieren Klassen in Java auch unter Nutzung dokumentierter Klassenbibliotheken- interpretieren Fehlermeldungen und korrigieren den Quellcode

    Texte und Medien- eigene Materialien (Informations- und Arbeitsblätter) - Java-Editor von Röhner oder BlueJ zur Implementierung von Java-Programmen- selbst erstelltes Skript „Einführung in Java“

    Lernerfolgsüberprüfung- Mitarbeit im Unterricht- Vorstellen von Ergebnissen und Hausaufgaben- ggf. Klausur im 2. Quartal

  • EF 2.1 Vertiefung der objektorientierten Programmierung, Modellierung und Implementierung von Klassen und Objektbeziehungen

    Zeitlicher Umfang: ca. 15 Unterrichtsstunden

    Inhaltliche Schwerpunkte:- Klassen und Objekte: Assoziation und Vererbung- Klassendiagramme- Syntax und Semantik der Programmiersprache

    Kompetenz ModellierenDie Schülerinnen und Schüler

    - modellieren Klassen mit ihren Attributen, ihren Methoden und Assoziationsbeziehungen- modellieren Klassen unter Verwendung von Vererbung- stellen die Kommunikation zwischen Objekten grafisch dar

    Kompetenz Darstellen und InterpretierenDie Schülerinnen und Schüler

    - stellen Klassen, Assoziations- und Vererbungsbeziehungen in Diagrammen grafisch dar- dokumentieren Klassen durch Beschreibung der Funktionalität der Methoden

    Kompetenz ImplementierenDie Schülerinnen und Schüler

    - implementieren Klassen in Java auch unter Nutzung dokumentierter Klassenbibliotheken

    Texte und Medien- eigene Materialien (Informations- und Arbeitsblätter) - Java-Editor von Röhner oder BlueJ zur Implementierung von Java-Programmen- selbst erstelltes Skript „Einführung in Java“

    Lernerfolgsüberprüfung- Mitarbeit im Unterricht- Vorstellen von Ergebnissen und Hausaufgaben- schriftlicher Test- ggf. Klausur im 3. Quartal

  • EF 2.2 Besondere Algorithmen anhand kontextbezogener Beispiele Zeitlicher Umfang: ca. 12 Unterrichtsstunden

    Inhaltliche Schwerpunkte:- Algorithmen zum Suchen und Sortieren- weitere besondere Algorithmen z.B. zum Lösen des „Rucksackproblems“- Effizienz von Algorithmen, Analyse der Laufzeit

    Kompetenz ModellierenDie Schülerinnen und Schüler

    - entwerfen Algorithmen, insbesondere zum Sortieren von Daten, und stellen sie umgangssprachlich und grafisch dar

    Kompetenz Darstellen und InterpretierenDie Schülerinnen und Schüler

    - analysieren Algorithmen hinsichtlich ihrer Korrektheit und Effizienz (Zeitaufwand)- erkennen übergeordnete Lösungsstrategien, z.B. Zerlegen in Teilprobleme

    Kompetenz ImplementierenDie Schülerinnen und Schüler

    - implementieren Algorithmen unter Verwendung von Variablen und Wertzuweisungen, Kontrollstrukturen sowie Methodenaufrufen

    - testen Programme schrittweise anhand von Beispielen

    Texte und Medien- eigene Materialien (Informations- und Arbeitsblätter) - Java-Editor von Röhner oder BlueJ zur Implementierung von Java-Programmen

    Lernerfolgsüberprüfung- Mitarbeit im Unterricht- Vorstellen von Ergebnissen und Hausaufgaben- ggf. Klausur im 3. Quartal

  • EF 2.3 Phasen der Softwareentwicklung am Beispiel eines anwendungs-orientierten Projektes

    Zeitlicher Umfang: ca. 12 Unterrichtsstunden

    Inhaltliche Schwerpunkte:- Informatiksysteme - Daten und ihre Strukturierung

    Kompetenz ModellierenDie Schülerinnen und Schüler

    modellieren Klassen mit ihren Attributen, ihren Methoden und Assoziationsbeziehungen

    ermitteln bei der Analyse einfacher Problemstellungen Objekte, ihre Eigenschaften, ihre Operationen und ihre Beziehungen

    ordnen Klassen, Attributen und Methoden ihren Sichtbarkeitsbereich zu.

    Kompetenz KommunizierenDie Schülerinnen und Schüler

    nutzen das verfügbare Informatiksystem zur strukturierten Verwaltung und gemeinsamen Verwendung von Daten unter Berücksichtigung der Rechteverwaltung

    nutzen das Internet zur Recherche, zum Datenaustausch und zur Kommunikation.

    Kompetenz Darstellen und InterpretierenDie Schülerinnen und Schüler

    stellen Klassen, Assoziations- und Vererbungsbeziehungen in Diagrammen grafisch dar

    dokumentieren Klassen durch Beschreibung der Funktionalität der Methodennutzen die im Unterricht eingesetzten Informatiksysteme selbstständig, sicher, zielführend und verantwortungsbewusst.

    Kompetenz ImplementierenDie Schülerinnen und Schüler

    implementieren Klassen in einer Programmiersprache auch unter Nutzung dokumentierter Klassenbibliotheken

    interpretieren Fehlermeldungen und korrigieren den Quellcode testen Programme schrittweise.

    Texte und Medien- Java-Editor von Röhner oder BlueJ zur Implementierung von Java-Programmen- Internet

    Lernerfolgsüberprüfung- Mitarbeit im Unterricht- selbständiges Arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit am Projekt- schriftliche Dokumentation des Projekts- Benotung des Projekts und der Dokumentation

  • Qualifikationsphase Q1

    Q1 1.1 Wiederholung der objektorientierten Modellierung und Programmierung anhand kontextbezogener Problemstellungen

    Zeitlicher Umfang: ca. 8 Unterrichtsstunden

    Inhaltliche Schwerpunkte:- Objekte und Klassen in verschiedenen Sachkontexten- Analyse, Entwurf und Implementierung von Algorithmen- Syntax und Semantik einer Programmiersprache- Nutzung von Informatiksystemen

    Kompetenz Darstellen und InterpretierenDie Schülerinnen und Schüler

    - stellen Klassen und ihre Beziehungen in Diagrammen grafisch dar - dokumentieren Klassen durch Beschreibung der Funktionalität der Methoden

    Kompetenz ModellierenDie Schülerinnen und Schüler

    - modellieren Klassen mit ihren Attributen, Methoden und ihren Assoziationsbeziehungen unter Angabe von Multiplizitäten

    - modellieren Klassen unter Verwendung von Vererbung durch Spezialisieren und Generalisieren

    - ordnen Klassen, Attributen und Methoden ihre Sichtbarkeitsbereiche zu

    Kompetenz ImplementierenDie Schülerinnen und Schüler

    - implementieren einfache Algorithmen unter Beachtung der Syntax und Semantik von Java- implementieren Klassen in Java auch unter Nutzung dokumentierter Klassenbibliotheken- interpretieren Fehlermeldungen und korrigieren den Quellcode

    Kompetenz Kommunizieren und KooperierenDie Schülerinnen und Schüler

    - verwenden Fachausdrücke bei der Kommunikation über informatische Inhalte- kommunizieren und kooperieren in Gruppen- und Partnerarbeit

    Kompetenz ArgumentierenDie Schülerinnen und Schüler

    - analysieren und erläutern objektorientierte Modellierungen- beurteilen die syntaktische Korrektheit und die Funktionalität von Programmen

  • Texte und Medien- eigene Materialien (Informations- und Arbeitsblätter) - Java-Editor von Röhner oder zur Implementierung von Java-Programmen- Schulbuch Informatik 2 des Schöningh-Verlags- selbst erstelltes Skript „Einführung in Java“

    Lernerfolgsüberprüfung- Mitarbeit im Unterricht- Vorstellen von Ergebnissen und Hausaufgaben- ggf. Klausur im 1. Quartal

    Q1 1.2 Suchen und Sortieren auf linearen Datenstrukturen

    Zeitlicher Umfang: ca. 12 Unterrichtsstunden

    Inhaltliche Schwerpunkte:- Algorithmen zum Suchen und Sortieren ( darunter Sortieren durch Einfügen und Binäre

    Suche)- Vergleich der Effizienz von Algorithmen, Analyse der Laufzeit

    Kompetenz Darstellen und InterpretierenDie Schülerinnen und Schüler

    - stellen Algorithmen umgangssprachlich und grafisch dar- analysieren Algorithmen hinsichtlich ihrer Korrektheit und Effizienz (Zeitaufwand)- erkennen übergeordnete Lösungsstrategien, z.B. Zerlegen in Teilprobleme

    Kompetenz ImplementierenDie Schülerinnen und Schüler

    - implementieren Algorithmen unter Verwendung Feldern (Arrays) und ggf. später dynamischen Datenstrukturen wie Listen

    - modifizieren Algorithmen und Programme- testen Programme schrittweise anhand von Beispielen

    Kompetenz ArgumentierenDie Schülerinnen und Schüler

    - analysieren und erläutern Algorithmen und Programme- beurteilen die syntaktische Korrektheit und die Funktionalität von Programmen- beurteilen die Effizienz von Algorithmen unter Berücksichtigung des Speicherbedarfs

    und der Zahl der Operationen

    Texte und Medien- eigene Materialien (Informations- und Arbeitsblätter) - Java-Editor von Röhner zur Implementierung von Java-Programmen

  • Lernerfolgsüberprüfung- Mitarbeit im Unterricht- Vorstellen von Ergebnissen und Hausaufgaben- ggf. Klausur im 1. Quartal

    Q1 1.3 Modellierung und Implementierung von Anwendungen mit dynamischen, linearen Datenstrukturen

    Zeitlicher Umfang: ca. 20 Unterrichtsstunden

    Inhaltliche Schwerpunkte:- Erarbeiten der linearen, dynamischen Datenstrukturen Liste, Keller und Schlange- Implementierung kontextbezogener Anwendungen wie eines Wörterbuchs

    Kompetenz Darstellen und InterpretierenDie Schülerinnen und Schüler

    - stellen lineare Strukturen grafisch dar und erläutern ihren Aufbau- stellen spezielle Algorithmen dieser Datenstrukturen umgangssprachlich dar

    Kompetenz ModellierenDie Schülerinnen und Schüler

    - modellieren Klassen mit ihren Attributen, ihren Methoden und Assoziationsbeziehungen

    - ermitteln bei der Analyse einfacher Problemstellungen Objekte, ihre Eigenschaften, ihre Operationen und ihre Beziehungen

    - finden für eine praxisbezogene Problemstellung ein praktikables informatisches Modell

    Kompetenz ImplementierenDie Schülerinnen und Schüler

    - modifizieren Algorithmen und Programme- implementieren Algorithmen auch unter Verwendung von dynamischen

    Datenstrukturen- nutzen die Syntax und Semantik einer Programmiersprache bei der Implementierung

    und zur Analyse von Programmen

    Texte und Medien- eigene Materialien (Informations- und Arbeitsblätter) - Java-Editor von Röhner zur Implementierung von Java-Programmen

  • Lernerfolgsüberprüfung- Mitarbeit im Unterricht- Vorstellen von Ergebnissen und Hausaufgaben- ggf. Klausur im 2. Quartal

    Q1 2.1 Modellierung und Nutzung von relationalen Datenbanken in Anwendungskontexten

    Zeitlicher Umfang: ca. 22 Unterrichtsstunden

    Inhaltliche Schwerpunkte:- Nutzung von relationalen Datenbanken- Aufbau von Datenbanken und Grundbegriffe- Entwicklung von Fragestellungen zur vorhandenen Datenbank- Analyse der Struktur der vorgegebenen Datenbank und Erarbeitung der Begriffe

    Tabelle, Attribut, Datensatz, Datentyp, Primärschlüssel, Fremdschlüssel, Datenbankschema

    - SQL-Abfragen auf einer und/oder mehrerer Tabellen

    - Modellierung von relationalen Datenbanken- Entity-Relationship-Diagramm, Ermittlung von Entitäten, zugehörigen Attributen,

    Relationen und Kardinalitäten, Entwicklung einer Datenbank aus einem Datenbankentwurf

    - Modellierung eines relationalen Datenbankschematas zu einem Entity-Relationship-Diagramm inklusive der Bestimmung von Primär- und Sekundärschlüsseln

    - Überprüfung von Datenbankschemata hinsichtlich der 1. bis 3. Normalform und Normalisierung

    - Implementierung von relationalen Datenbanken- Zugriffe auf eine Datenbank mit Java, Abfragen und Manipulationen

    Kompetenz Darstellen und InterpretierenDie Schülerinnen und Schüler

    - ermitteln Ergebnisse von Datenbankabfragen über mehrere verknüpfte Tabellen.- stellen Entitäten mit ihren Attributen und die Beziehungen zwischen Entitäten in

    einem Entity-Relationship-Diagramm grafisch dar.- überprüfen Datenbankschemata auf vorgegebene Normalisierungseigenschaften.

    Kompetenz ModellierenDie Schülerinnen und Schüler

    - ermitteln für anwendungsbezogene Problemstellungen Entitäten, zugehörige Attribute, Relationen und Kardinalitäten.

    - modellieren zu einem Entity-Relationship-Diagramm ein relationales

  • Datenbankschema- bestimmen Primär- und Sekundärschlüssel- überführen Datenbankschemata in vorgegebene Normalformen.

    Kompetenz ImplementierenDie Schülerinnen und Schüler

    - verwenden die Syntax und Semantik einer Datenbankabfragesprache (SQL), um Informationen aus einen Datenbanksystem zu extrahieren.

    - Dantenbanken und Java: Verwenden der Java-Klassen DatabaseConnector und QueryResult um Abfragen und Manipulationen (insert, update, delete) zu implementieren

    - als Java-Editor wird Eclipse verwendet

    Kompetenz ArgumentierenDie Schülerinnen und Schüler

    - erläutern die Eigenschaften und den Aufbau von Datenbanksystemen unter dem Aspekt der sicheren Nutzung

    - analysieren und erläutern die Syntax und Semantik einer Datenbankabfrage.- analysieren und erläutern eine Datenbankmodellierung.- erläutern die Eigenschaften normalisierter Datenbankschemata.

    Texte und Medien- eigene Materialien (Informations- und Arbeitsblätter)- Datenbanken in verschiedenen Kontexten werden untersucht.- Als Arbeitsmittel das Datenbankmanagementsystem MySQL eingesetzt.

    Lernerfolgsüberprüfung- Mitarbeit im Unterricht- Vorstellen von Ergebnissen und Hausaufgaben- ggf. Klausur im 3. Quartal

  • Q1 2.2 Sicherheit und Datenschutz in Netzstrukturen

    Zeitlicher Umfang: ca. 8 Unterrichtsstunden

    Inhaltliche Schwerpunkte:- Wie werden Daten in Netzwerken übermittelt ? Client-Server-Struktur, Datenübertragung

    und Protokolle- Allgemeine Sicherheits- und Datenschutzaspekte in der Informationstechnologie

    Kompetenz Darstellen und InterpretierenDie Schülerinnen und Schüler

    - beschreiben und erläutern Topologien, die Client-Server-Struktur und Protokolle sowie ein Schichtenmodell in Netzwerken

    - nutzen bereitgestellte Informatiksysteme und das Internet reflektiert zum Erschließen, zur Aufbereitung und Präsentation fachlicher Inhalte

    Kompetenz ArgumentierenDie Schülerinnen und Schüler

    - untersuchen und bewerten anhand von Fallbeispielen die Auswirkungen des Einsatzes von Informatiksystemen, die Sicherheit von Informatiksystemen sowie die Einhaltung der Datenschutzbestimmungen und des Urheberrechts

    Kompetenz Kommunizieren und KooperierenDie Schülerinnen und Schüler

    - simulieren in einem einfachen Netz eine Datenübertragung basierend auf dem Prinzip des Morsecodes

    Texte und Medien- Film „Wie funktioniert das Internet ?“ von der Sendung mit der Maus- eigene Materialien (Informations- und Arbeitsblätter, Präsentationen)

    Lernerfolgsüberprüfung- Mitarbeit im Unterricht- Vorstellen von Ergebnissen und Hausaufgaben- ggf. Klausur im 4. Quartal

  • Qualifikationsphase Q2

    Q2 1.1 Endliche Automaten und formale Sprachen

    Zeitlicher Umfang: ca. 15 Unterrichtsstunden

    Inhaltliche Schwerpunkte:- Computermodelle: Endliche Automaten- Auch Programmiersprachen haben Regeln: Grammatiken- Was kann ein Computer? Berechenbarkeit

    Kompetenz Darstellen und InterpretierenDie Schülerinnen und Schüler stellen endliche Automaten in Tabellen oder Graphen dar und überführen sie in die

    jeweils andere Darstellungsform ermitteln die Sprache, die ein endlicher Automat akzeptiert beschreiben an Beispielen den Zusammenhang zwischen Automaten und Grammatiken überführen einen NEA in einen DEA mit Hilfe der Potenzmengenkonstruktion

    Kompetenz ModellierenDie Schülerinnen und Schüler entwickeln und modifizieren zu einer Problemstellung endliche Automaten entwickeln zur akzeptierten Sprache eines Automaten die zugehörige Grammatik entwickeln zur Grammatik einer regulären Sprache einen zugehörigen endlichen

    Automaten entwickeln zu einer regulären Sprache eine Grammatik, die die Sprache erzeugt

    Kompetenz ArgumentierenDie Schülerinnen und Schüler analysieren und erläutern die Eigenschaften endlicher Automaten einschließlich ihres

    Verhaltens auf bestimmte Eingaben analysieren und erläutern Grammatiken regulärer Sprachen ermitteln die formale Sprache, die durch eine Grammatik erzeugt wird beurteilen den Einsatz von Informatiksystemen hinsichtlich prinzipieller Möglichkeiten

    und prinzipieller Grenzen ordnen Probleme und Algorithmen verschiedenen Klassen der Berechenbarkeit zu

    Texte und Medien- Schulbuch Informatik 2 des Schöningh-Verlags- eigene Materialien (Informations- und Arbeitsblätter) und Präsentationen

    Lernerfolgsüberprüfung- Mitarbeit im Unterricht- Vorstellen von Ergebnissen und Hausaufgaben- ggf. Klausur im 1. Quartal

  • Q2 1.2 Kryptografie – Von Caesar bis PGPEine anwendungsorientierte Einführung

    Zeitlicher Umfang: ca. 6 Unterrichtsstunden

    Inhaltliche Schwerpunkte:- Kryptografische Verfahren: Caesar, Vigenere, RSA-Verfahren- Geschichte der Informatik

    Kompetenz Darstellen und InterpretierenDie Schülerinnen und Schüler

    - beschreiben die kryptografischen Verfahren umgangssprachlich und ggf. mathematisch-formal

    Kompetenz ArgumentierenDie Schülerinnen und Schüler

    - analysieren und erläutern Eigenschaften und Einsatzbereiche symmetrischer und asymmetrischer Verschlüsselungsverfahren

    - erkennen die Bedeutung und bewerten die Verfahren im geschichtlichen Kontext

    Kompetenz ImplementierenDie Schülerinnen und Schüler

    - implementieren einfache Algorithmen unter Beachtung der Syntax und Semantik von Java(z.B. das Verfahren von Caesar oder das Faktorisieren großer Zahlen)

    Kompetenz Kommunizieren und KooperierenDie Schülerinnen und Schüler

    - verwenden Fachausdrücke bei der Kommunikation über informatische Inhalte- kommunizieren und kooperieren in Gruppen- und Partnerarbeit

    Texte und Medien- eigene Materialien (Informations- und Arbeitsblätter) und Präsentationen - Java-Editor von Röhner oder zur Implementierung von Java-Programmen

    Lernerfolgsüberprüfung- Mitarbeit im Unterricht- Vorstellen von Ergebnissen und Hausaufgaben- ggf. Klausur im 1. Quartal

  • Q2 1.3 Modellierung und Implementierung von Anwendungen mit dynamischen, nichtlinearen Datenstrukturen

    Zeitlicher Umfang: ca. 15 Unterrichtsstunden

    Inhaltliche Schwerpunkte:- Grundlegende Begriffe der Datenstruktur Baum- Binärbäume und binäre Suchbäume zur Verwaltung von Daten- Spezifische iterative und rekursive Algorithmen

    Kompetenz Darstellen und InterpretierenDie Schülerinnen und Schüler

    - stellen nichtlineare Baumstrukturen grafisch dar und erläutern ihren Aufbau (Beispiel Morsealphabet)

    - stellen iterative und rekursive Algorithmen umgangssprachlich und grafisch dar

    Kompetenz ModellierenDie Schülerinnen und Schüler

    - ermitteln bei der Analyse von Problemstellungen Objekte, ihre Eigenschaften, ihre Operationen und ihre Beziehungen, z.B. bei einer Verwaltung von Personendaten

    - ermitteln bei der Analyse von Problemstellungen Objekte, ihre Eigenschaften, ihre Operationen und ihre Beziehungen

    - modellieren abstrakte und nicht abstrakte Klassen unter Verwendung von Vererbung durch Spezialisieren und Generalisieren

    - entwickeln iterative und rekursive Algorithmen, z.B. . zum Suchen in Binären Suchbäumen

    Kompetenz ImplementierenDie Schülerinnen und Schüler

    - implementieren iterative und rekursive Algorithmen auch unter Verwendung von dynamischen Datenstrukturen und der Klassen BinaryTree und BinarySearchTree

    - interpretieren Fehlermeldungen und korrigieren den Quellcode- testen Programme systematisch anhand von Beispielen- modifizieren Algorithmen und Programme

    Kompetenz ArgumentierenDie Schülerinnen und Schüler

    - erläutern Operationen dynamischer (linearer oder nicht-linearer) Datenstrukturen- analysieren und erläutern Algorithmen und Programme, z.B. Traversierungs-

    algorithmen

    Texte und Medien- eigene Materialien (Informations- und Arbeitsblätter) und Präsentationen - Java-Editor von Röhner oder Eclipse zur Implementierung von Java-Programmen- Schulbuch Informatik

  • Lernerfolgsüberprüfung- Mitarbeit im Unterricht- Vorstellen von Ergebnissen und Hausaufgaben- ggf. Klausur im 2. Quartal

    Q2 2 Projektarbeit und allgemeine Wiederholung / Vorbereitung auf das Abitur

    Zeitlicher Umfang: ca. 20 Unterrichtsstunden

    Inhaltliche Schwerpunkte:- Informatiksysteme: Entwickeln eines Softwareprojekts (mögliche Themen sind die

    Künstliche Intelligenz oder ein Spiel mit grafischer Benutzeroberfläche)- Wiederholung und Vertiefung ausgewählter Kompetenzen und Inhalte der Qualifikationsphase im Hinblick auf die Abiturprüfung

    Hinweise zu den Kompetenzen In diesem letzten Abschnitt werden möglichst alle Kompetenzen und Inhaltsfelder berücksichtigt, mit dem Schwerpunkt auf allgemeiner Wiederholung und der Abiturvorbereitung. Neben der inhaltlichen Wiederholung ist hier auch das Integrieren von Wissen und das Aufzeigen von Zusammenhängen von Bedeutung. So kann beispielsweise dieVererbung als spezielles Merkmal der Polymorphie (Vielgestaltigkeit) betrachtet werden, Grammatiken dienen als Vorlage für einen Parser, der Bestandteil eines Compilers ist.

    In einem umfangreicheren Softwareprojekt werden die erworbenen Programmierkenntnisse angewendet und vertieft. Hier kann mit Eclipse eine weitere, professionellere Java-Entwicklungsumgebung eingesetzt werden.

    Texte und Medien- Java-Editor Eclipse zur Implementierung von Java-Programmen

    Lernerfolgsüberprüfung- Mitarbeit im Unterricht- selbständiges Arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit am Projekt- schriftliche Dokumentation des Projekts- Benotung des Projekts und der Dokumentation- ggf. Klausur unter Abiturbedingungen

  • 2.2 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit

    Die Fachgruppe Informatik hat sich auf die folgenden Grundsätze geeinigt:

    1. Der Unterricht unterliegt der Wissenschaftsorientierung und ist dementsprechend eng verzahnt mit seiner Bezugswissenschaft.

    2. Der Unterricht ist problemorientiert und soll möglichst von realen Problemen ausgehen und sich auf solche rückbeziehen.

    3. Der Unterricht ist anschaulich sowie gegenwarts- und zukunftsorientiert und gewinnt dadurch für die Schülern/innen an Bedeutsamkeit.

    4. Der Unterricht beinhaltet Anwendungen von Informatiksystemen, die für die Schülern/innen nützlich sein können.

    5. Der Unterricht ist handlungsorientiert, d.h. projekt- und produktorientiert angelegt.6. Der Unterricht fördert die Zusammenarbeit zwischen den Schülern/innen und bietet

    ihnen Möglichkeiten zu eigenen Lösungen.7. Die Schüler/innen erhalten Gelegenheit zu selbstständiger Arbeit und werden dabei

    unterstützt.8. Der Unterricht fördert Partner- bzw. Gruppenarbeit.9. Es herrscht ein positives Lernklima im Unterricht.

    2.3 Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrück- meldung

    2.3.1 Beurteilungsbereich Klausuren

    In den Jgst. 10 – 12 kann Informatik als Grundkurs belegt werden. Die Teilnahme an Klausuren ist freiwillig. Sofern Informatik als Abiturfach (3. oder 4. Fach) belegt wird, müssen Klausuren in der EF und Q1/Q2 geschrieben werden.

    In der EF wird pro Halbjahr eine Klausur geschrieben. Nach Möglichkeit soll die erste Klausur im 2. Quartal und die zweite Klausur im 3. Quartal stattfinden.

    In der Q1/Q2 werden zwei Klausuren pro Halbjahr geschrieben. Sie gehen zu 50% in die Gesamtnote ein. Im zweiten Halbjahr der Q2 wird eine Klausur unter Abiturbedingungen geschrieben.

    Für eine „ausreichende“ schriftliche Leistung sind 45% der Gesamtpunkte in einer Klausur zuerreichen. Die Note „gut“ wird ab 75% der Punkte erteilt.

  • 2.3.2 Beurteilungsbereich sonstige Mitarbeit

    Den Schülerinnen und Schülern werden die Kriterien zum Beurteilungsbereich „sonstige Mitarbeit“ zu Beginn des Schuljahres genannt.

    Leistungsaspekte:

    Mündliche Leistungen Beteiligung am Unterrichtsgespräch Präsentation von Arbeitsergebnissen Mitarbeit in Partner-/Gruppenarbeitsphasen evtl. Referate

    Praktische Leistungen am Computer Implementierung, Test und Anwendung von Informatiksystemen

    Sonstige schriftliche Leistungen Bearbeitung von schriftlichen Aufgaben im Unterricht evtl. schriftliche Leistungsüberprüfung (Test)

    Die Beurteilungskriterien stützen sich dabei 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.

    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.

  • Leistungsrückmeldungen erfolgen in der Regel am Ende eines jeden Quartals. Projektarbeiten und schriftliche Leistungsüberprüfungen können extra benotet werden.

    3. Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen Im Informatikunterricht werden Kompetenzen anhand informatischer Inhalte in verschiedenenAnwendungskontexten 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.

    In der Einführungsphase kann im Rahmen des Themas Geschichte der Digitalen Daten-verarbeitung eine Exkursion zum Heinz Nixdorf MuseumsForum (HNF) durchgeführt werden. Das HNF bietet auch Schülerworkshops zu verschiedenen Projekten, z.B. Robotik oder Informatik im Containerhafen an, die ggf. besucht werden können. Die außerunterrichtliche Veranstaltung wird jeweils im Unterricht vor- und nachbereitet.

    4. Qualitätssicherung und EvaluationDie Kursleiter der Informatikgrundkurse der Jahrgangsstufe EF unterrichten nach diesem schulinternen Curriculum.

    In enger Kooperation überprüfen sie die Vorgaben hinsichtlich fachsystematischer und -methodischer Umsetzbarkeit in Bezug auf die Kompetenzorientierung der neuen Rahmenlehrpläne. Sie kontrollieren die zeitlichen Rahmen der einzelnen Unterrichtsreihen. Zentraler Punkt ist das Erproben und Bewerten alter und neuer Unterrichtsmaterialen unter dem Gesichtspunkt ihrer Nutzung unter den Bedingungen des kompetenzorientierten Lehrplans.

    In den Fachkonferenzen werden die im Unterricht gesammelten Erfahrungen zusammengetragen und ausgewertet. Auf deren Basis wird das schulinterne Curriculum weiterentwickelt.

    Das Fach Informatik ist ein modernes Fach, das ständig im Wandel ist. Die eigene Fortbildung ist daher ein wichtiger Bestandteil der Lehrtätigkeit für Informatik unterrichtendeLehrkräfte.

    3. Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen4. Qualitätssicherung und Evaluation