Informatik Q

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Kompetenzerwartungen in der Qualifikationsphase Argumentieren (A) Die Schülerinnen und Schüler · erläutern und begründen methodische Vorgehensweisen, Entwurfs – und Implementationsentscheidungen sowie Aussagen über Informatiksysteme. · zeigen im Problemlösungsprozess Alternativen auf und begründen ihre Auswahlentscheidungen. · erläutern und beurteilen informatische Modelle und Informatiksysteme hinsichtlich ihrer Möglichkeiten, Grenzen und Auswirkungen. · beurteilen die Korrektheit von Problemlösungen mithilfe systematischer Tests. Modellieren (M) Die Schülerinnen und Schüler · konstruieren zu kontextbezogenen Problemstellungen informatische Modelle. · analysieren und erläutern informatische Modelle. · modifizieren und erweitern informatische Modelle. · wenden im Modellierungsprozess geeignete Lösungsstrategien an. Implementieren (I) Die Schülerinnen und Schüler · implementieren auf der Grundlage von Modellen oder Modellausschnitten Computerprogramme. · wählen für die Implementierung geeignete Lösungsstrategien aus und wenden sie an. · analysieren und erläutern Computerprogramme. · modifizieren und erweitern Computerprogramme. · setzen eine Programmiersprache syntaktisch und semantisch korrekt ein. · testen und korrigieren Computerprogramme systematisch. Darstellen und Interpretieren (D) Die Schülerinnen und Schüler · interpretieren Daten und erläutern Beziehungen und Abläufe, die in Form von textuellen, grafischen oder formalen Darstellungen gegeben sind. · überführen gegebene textuelle, grafische oder formale Darstellungen informatischer Zusammenhänge in ei-ne andere Darstellungsform. · stellen informatische Modelle und Abläufe in Texten, Tabellen, Diagrammen, Grafiken und Formalismen dar. Kommunizieren und Kooperieren (K) Schülerinnen und Schüler · verwenden die Fachsprache bei der Kommunikation über informatische Sachverhalte. · organisieren und koordinieren kooperatives und eigenverantwortliches Arbeiten. · strukturieren den Arbeitsprozess, vereinbaren Schnittstellen und führen Ergebnisse zusammen. · beurteilen Arbeitsorganisation, Arbeitsabläufe und Ergebnisse. · präsentieren Arbeitsabläufe und -ergebnisse adressatengerecht. Die Kompetenzen der Schülerinnen und Schüler sollen im Rahmen der Behandlung der nachfolgenden, für die Qualifikationsphase obligatorischen Inhaltsfelder entwickelt werden: 1.) Daten und ihre Strukturierung 2.) Algorithmen 3.) Formale Sprachen und Automaten 4.) Rechnersysteme 5.) Informatik, Mensch und Gesellschaft Die nachfolgenden dargestellten Kompetenzerwartungen sind im Grundkurs anzustreben.

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Inhaltsfelder Themenschwerpunkte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

Daten und ihre Struk-turierung

Repräsentationen von Daten in Informatiksys-temen

- stellen ganze Zahlen und Zeichen in Binärcodes dar. (D)

- interpretieren Binärcodes als Zahlen und Zeichen. (D)

Objekte und Klassen - ermitteln bei der Analyse von Prob-

lemstellungen Objekte, ihre Eigen-schaften, ihre Operationen und ihre Beziehungen. (M)

- stellen lineare und nichtlineare Struktu-ren grafisch dar und erläutern ihren Aufbau. (D)

- modellieren Klassen mit ihren Attribu-ten, Methoden und ihren Assoziations-beziehungen unter Angabe von Multip-lizitäten. (M)

- modellieren abstrakte und nicht abs-trakte Klassen unter Verwendung von Vererbung durch Spezialisieren und Generalisieren.(M)

- ordnen Attributen, Parametern und Rückgaben von Methoden einfache Datentypen, Objekttypen sowie lineare und nichtlineare Datensammlungen zu.(M)

- verwenden bei der Modellierung ge-eigneter Problemstellungen die Mög-lichkeiten der Polymorphie.(M)

- ordnen Klassen, Attributen und Me-thoden ihre Sichtbarkeitsbereiche zu. (M)

- stellen die Kommunikation zwischen Objekten grafisch dar. (D)

- stellen Klassen und ihre Beziehungen in Diagrammen grafisch dar.(D)

- dokumentieren Klassen.(D) - analysieren und erläutern objektorien-

tierte Modellierungen.(A) - - implementieren Klassen in einer Pro-

grammiersprache auch unter Nutzung dokumentierter Klassenbibliotheken. (I)

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Inhaltsfelder Themenschwerpunkte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

Datenbanken - ermitteln Entitäten, zugehörige Attribu-te, Relationen und Kardinalitäten in Anwendungssituationen oder in einem relationalen Datenbankschema.(M)

- stellen Entitäten mit ihren Attributen und die Beziehungen zwischen Entitä-ten in einem Entity-Relationship-Diagramm grafisch dar.(D)

- modifizieren eine Datenbankmodellie-rung.(M)

- modellieren zu einem Entity-Relationship-Diagramm ein relationa-les Datenbankschema.(M)

- bestimmen Primär- und Sekundär-schlüssel.(M)

- implementieren ein relationales Daten-bankschema als Datenbank. (I)

- analysieren und erläutern eine Daten-bankmodellierung.(A)

- erläutern die Eigenschaften normali-sierter Datenbankschemata (A)

- überprüfen Datenbankschemata auf vorgegebene Normalisierungseigen-schaften. (D)

- - überführen Datenbankschemata in vorgegebene Normalformen.(M)

Algorithmen Analyse, Entwurf und Implementierung von Algorithmen

- analysieren und erläutern Algorithmen und Programme.(A)

- modifizieren Algorithmen und Pro-gramme.(I)

- stellen iterative und rekursive Algo-rithmen umgangssprachlich und gra-fisch dar.(D)

- entwickeln iterative und rekursive Al-gorithmen unter Nutzung der Kon-struktionsstrategien Modularisierung und „Teilen und Herrschen“.(M)

- implementieren iterative und rekursive Algorithmen auch unter Verwendung von dynamischen Datenstrukturen.(I)

- testen Programme systematisch anhand von Beispielen und mit Hilfe von Test-anwendungen.(I)

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Algorithmen in ausge-

wählten informatischen Kontexten

- erläutern Operationen dynamischer (linearer oder nicht-linearer) Daten-strukturen.(A)

- implementieren Operationen einer dy-namischen linearen Datenstruktur.(I)

- implementieren und erläutern iterative und rekursive Such- und Sortierver-fahren.(I)

- analysieren und erläutern Eigenschaf-ten und Einsatzbereiche symmetri-scher und asymmetrischer Verschlüs-selungsverfahren.(A)

- beurteilen die Effizienz von Algorith-men unter Berücksichtigung des Spei-cherbedarfs und der Zahl der Operati-onen.(A)

- - ermitteln Ergebnisse von Datenbank-abfragen über mehrere verknüpfte Ta-bellen.(D)

Formale Sprachen und Automaten

Syntax und Semantik ei-ner Programmiersprache

- nutzen die Syntax und Semantik einer Programmiersprache bei der Imple-mentierung und zur Analyse von Pro-grammen. (I)

- beurteilen die syntaktische und seman-tische Korrektheit von Programmen. (A)

- interpretieren Fehlermeldungen der Programmierumgebung und korrigie-ren den Quellcode. (I)

- analysieren und erläutern die Syntax und Semantik einer Datenbankabfrage. (A)

- verwenden die Syntax und Semantik einer Datenbankabfragesprache, um Informationen aus einen Datenbank-system zu extrahieren. (I)

Endliche Automaten - analysieren und erläutern die Eigen-schaften endlicher Automaten ein-schließlich ihres Verhaltens auf be-stimmte Eingaben.(A)

- ermitteln die Sprache, die ein endli-cher Automat akzeptiert. (D)

- entwickeln und modifizieren zu einer Problemstellung endliche Automaten. (M)

- stellen endliche Automaten in Tabel-len oder Graphen dar und überführen sie in eine andere Darstellungsform. (D)

- entwickeln zur Grammatik einer regu-

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lären Sprache den zugehörigen endli-chen Automaten. (M)

Grammatiken regulärer

Sprachen - analysieren und erläutern Grammati-

ken regulärer Sprachen. (A) - modifizieren Grammatiken regulärer

Sprachen. (M) - ermitteln die formale Sprache, die

durch eine Grammatik erzeugt wird. (A)

- entwickeln nach Analyse der Wörter einer regulären Sprache eine Gramma-tik, die die Sprache erzeugt.(M)

- entwickeln zur akzeptierten Sprache eines Automaten die zugehörige Grammatik (I)

- beschreiben an Beispielen den Zu-sammenhang zwischen Automaten und Grammatiken. (D)

Simulation von determi-nistischen endlichen Au-tomaten

- modellieren und implementieren Si-mulationsprogramme für deterministi-sche endliche Automaten. (I)

Möglichkeiten und Gren-zen von Automaten und formalen Sprachen

- untersuchen, vergleichen und beurtei-len endliche Automaten und Gramma-tiken regulärer Sprachen anhand vor-gegebener Kriterien in Hinblick auf Möglichkeiten und Grenzen. (A)

Rechnersysteme Einzelrechner - erläutern die Ausführung eines einfa-chen maschinennahen Programms so-wie die Datenspeicherung auf einer „Von-Neumann-Architektur“ (A)

Betriebssysteme, Benut-zungsoberflächen und Entwicklungsumgebungen

- nutzen bereitgestellte Informatiksys-teme und das Internet reflektiert zum Erschließen, zur Aufbereitung und Präsentation fachlicher Inhalte. (D)

- nutzen die schulische Rechnerumge-bung, das Internet und bereitgestellte Entwicklungsumgebungen zur struktu-rierten Verwaltung von Daten, zur Or-ganisation von Arbeitsabläufen und zum Verteilen und Zusammenführen von Arbeitsanteilen. (K)

- wenden didaktisch orientierte Ent-wicklungsumgebungen zur Demonst-ration, zum Entwurf, zur Implementie-rung und zum Test von Informatiksys-temen an.(I)

- - entwickeln mit didaktisch orientier-ten Entwicklungsumgebungen einfa-che Benutzungsoberflächen zur Kom-munikation mit einem Informatiksys-

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tem. (M) Rechnernetze - beschreiben und erläutern Topologien,

Client-Server-Strukturen, Kommuni-kationsstrukturen und Protokolle so-wie Schichtenmodelle in Netzwerken. (A)

- analysieren und erläutern Protokolle zur Kommunikation in einem Client-Server-Netzwerk.( A)

- - entwickeln und erweitern Protokolle zur Kommunikation in einem Client-Server-Netzwerk.(M)

Datenbanksysteme - erläutern die Eigenschaften und den Aufbau von Datenbanksystemen. (A)

- erläutern die Kommunikationsebenen zwischen einem Anwender und einem Datenbanksystem.(A)

Informatik, Mensch und Gesellschaft

Wirkungen der Automati-sierung

- untersuchen und bewerten anhand von Fallbeispielen die Auswirkungen des Einsatzes von Informatiksystemen, die Sicherheit von Informatiksystemen sowie die Einhaltung der Daten-schutzbestimmungen und des Urheber-rechts.(A)

- untersuchen und bewerten Problemla-gen, die sich aus dem Einsatz von In-formatiksystemen ergeben, hinsicht-lich rechtlicher Vorgaben, ethischer Aspekte und gesellschaftlicher Werte unter Berücksichtigung unterschiedli-cher Interessenlagen. (A)

Grenzen der Automatisie-rung

- untersuchen und beurteilen Grenzen des Problemlösens mit Informatiksys-temen. (A)

Mensch-Maschine-Kommunikation

- beurteilen nach vorgegebenen Krite-rien die Benutzungsoberflächen von Informatiksystemen. (A)