Inhaltsverzeichnis (Stand Dezember 10) Fachbereich Informatik

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1 Inhaltsverzeichnis (Stand Dezember 10) Fachbereich Informatik Internes Curriculum des Fachs Informatik/Mathematik im SI-Differenzierungsbereich Gemeinsamer Stoffverteilungsplan am Phoenix- und am Goethe-Gymnasium - SII Sozialformen und Unterrichtsmethoden Kriterien zur Leistungsbewertung im Fach Informatik SI und SII Übersicht über die Operatoren Teilnahme an Wettbewerben im Fach Informatik

2 Internes Curriculum des Fachs Informatik/Mathematik im SI- Differenzierungsbereich (Stand Dezember 10) Informatik/Mathematik im Differenzierungsbereich wird in den Stufen 8 und 9 unterrichtet mit einem Stundenvolumen von Unterrichtsstunden pro Woche. inhaltsbezogen: Tabellenkalkulation und Zahlsysteme(ca. 1 Halbjahr) erfassen, beschreiben und verwenden verschiedene Zellbezüge verwenden wesentliche Funktionen veranschaulichen Sachverhalte in passenden Diagrammen entwickeln und verwenden logische Verknüpfungen Simulation dynamischer Systeme und Wachstumsprozesse (ca. 1 Quartal) erfassen, beschreiben und verwenden verschiedene Wachstumsmodelle planen erstellen und analysieren komplexere Systeme (Miniwelten) HTML: (1 Quartal) erkennen, beschreiben und verwenden die Struktur von HTML-Dokumenten erfassen und verwenden die Struktur von HTML-Befehlen erfassen die Trennung von Struktur und Layout (HTML / CSS); erstellen eigene Seiten in HTML Einführung in die Programmierung (ca. 1 Halbjahr) erfassen, benennen und charakterisieren die Kontrollstrukturen Verzweigung, und Schleife verwenden die Kontrollstrukturen Verzweigung und Schleife planen und erstellen kleine Projekte analysieren und beurteilen Programme erfassen den Sinn von Dokumentationen erstellen Dokumentationen entwerfen und entwickeln eigene Unterprogramme Kryptologie und Grundlagen der Zahlentheorie(ca. 1½ Quartale) benennen, charakterisieren und benutzen unterschiedliche Transpositions- und Sustitutionsverfahren

3 analysieren Verschlüsselungsverfahren und entwickeln Möglichkeiten zum Codebrechen beurteilen die Sicherheit von Verfahren benennen und charakterisieren symmetrische und asymmetrische Verfahren benennen, charakterisieren und benutzen monoalphabetische und polyalphabetische Verfahren benennen und beschreiben public key-verfahren stellen den Einsatz und den Zweck von Verschlüsselungsverfahren dar Datenschutz (ca. ½ Quartal) kennen wesentliche rechtliche Grundlagen diskutieren gesellschaftliche Aspekte diskutieren aktuelle Themen

4 prozessbezogen: HTML Datenschutz Kryptologie Einfür. in die Progr. Simulation dynam. Systeme Tabellenkalkulatio n argumentieren/ kommunizieren... geben Informationen, Sachverhalte, Begriffe, Verfahren wieder x x x x x x erläutern diese mit eigenen Worten und in geeigneter x x x x x x Fachsprache arbeiten im Team x x x präsentieren Ideen, Ergebnisse, Lösungen x x x x x x sprechen über Lösungswege x x x x x überprüfen und bewerten Lösungswege x x x x x finden, erklären und korrigieren Fehler x x x x x setzen Begriffe und Verfahren miteinander in Verbindung x x x x x x Problemlösen... entwickeln Problemlösestrategien x x x x nutzen Verfahren zum Lösen von Problemen x x x x x planen und beschreiben Vorgehensweisen zur Lösung eines x x x x x Problems überprüfen Lösungswege auf Richtigkeit und Schlüssigkeit x x x x zerlegen Probleme in Teilprobleme x x x x wenden verschiedene Problemlösestrategien an x x vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege x x x x Modellieren... übersetzen Realsituationen in Modelle x x x x x überprüfen Lösungen am Modell x x x x x vergleichen und bewerten verschiedene Lösungen am Modell x x x x x ordnen einem Modell eine Situation zu x x x x Werkzeuge... nutzen Informationsmedien (Bücher, Internet, Arbeitsblätter) x x x x x x nutzen vorhandene Software x x 1 x x 3 x nutzen physikalische Bausteine nutzen Steuerungsmodelle nutzen Verschlüsselungswerkzeuge (Skytale, Schablonen,...) x 1 3 Dynasys Niki Cryptool

5 Folgender Stoffverteilungsplan soll gemeinsam am Phoenix- und am Goethe- Gymnasium probeweise getestet werden. Dortmund, im August 009 Jahrgangsstufe 11.1 / Orientierungsphase 1.Hj. Einführung in die OOP anhand von Stiften und Mäusen für Delphi Grundlegende Standardoperationen (realisiert am Beispiel programmgesteuertes Zeichnen ) - eindeutige Anweisungen - Prozeduren mit Parameter - Klassen Bildschirm und Stift, UML-Diagramme - Beispiele: Zeichnen eines Hauses mit Tür und Fenster Zeichnen einer Häuserreihe (Prozeduren mit Parameter) Dokumentation: selbsterklärende Bezeichner/Kommentare - Teamarbeit Zug allgemeine Überlegungen Schnittstellenbeschreibung Koordination Kontrollstrukturen anhand der Freihandzeichen-Übungen Schleife mit Ausgangsbedingung (REPEAT-Schleife) Schleife mit Eingangsbedingung (WHILE-Schleife) Bedingte Anweisung mit Verzweigung (IF THEN ELSE, CASE) Struktogramme Entwicklung eigener Klassen - bewegte Objekte - Beispiele: Zug Mühle Dartscheibe, Pfeil - UML-Beziehungsdiagramm, hat- und kennt-beziehung Erstellen von Klassendokumentationen Spezialisierung durch Vererbung - hat ist kennt Beziehung - Projekt Billard, die Klasse Ball Attribute und Parameter Beziehungsdiagramme Sichtbarkeit: private, protected, public Generalisierung durch Abstraktion Beispiele Zug die Klasse Anwendung

6 Jahrgangsstufe 11./ Orientierungsphase.Hj. Objektorientierte visuelle Programmierung Anwenden der visuellen Delphi-Objekte - Button, Label, Editfeld, Listbox, Memofeld, Image Attribute: Height, Left, Color, Top, Width, usw. Reaktionen auf Mausereignisse Anwendung des Timers z.b. Bewegte Bilder, Ampelphasen, System Sonne-Erde-Mond, zufällige Bewegungen Datentypen - INTEGER FOR-Schleife - REAL formatierte Darstellung Projektbeispiel: Erstellen eines Funktionsgraphen - STRING String-Bearbeitungsmethoden z.b. Untersuchung auf Palindrome, Verschlüsselung von Texten (Caesar, Vigenère) - Projektbeispiele: Galgenmännchen, Taschenrechner - ARRAY - ggf. EXTERNE DATEIEN Zahlendateien, Textdateien Sortierverfahren - z.b. Minimum-Sort, Bubble-Sort, Radix-Sort Zeitmessungen mathematische Näherungsverfahren z.b. Wurzelberechnung nach Heron, Nullstellenberechnung: Intervallhalbierung, Newton-Verfahren, Flächenberechnung unter Normalparabel Jahrgangsstufe 1 / Qualifikationsphase 1.Jahr In der JgSt. 1.1 werden Stufen zwischen Hardware und Software, insbesondere eine maschinennahe Programmierung behandelt, falls dieses Thema abiturrelevant sein sollte (was sich offensichtlich von Jahr zu Jahr ändern kann). Falls nicht, werden die folgenden Themen vertieft behandelt: Objektorientierte Programmierung Lineare dynamische Strukturen - SCHLANGE Ausgabe, Suchen, Elementeanzahl Verschmelzen zweier sortierter Schlangen Prioritätenschlange Beispielsprojekte: Autoquartett, Kartenspiel - KELLER Ausgabe, Suchen, Elementeanzahl

7 Sortieren eines Kellers Projektbeispiele: Termauswertung bei umgekehrter polnischer Notation, Rechnen mit beliebig langen, natürlichen Zahlen - LINEARE LISTE Sortieren einer linearen Liste sortierte Liste, Einfügen, Suchen, Löschen Ringliste doppelt verkettete Liste Nichtlineare dynamische Strukturen - BINÄRBAUM Definitionen: Knoten, Blatt, Tiefe, ausgeglichen, vollständig ausgeglichen Baumdarstellung Traversierungen Beispiele Morsecodebaum Termbaum, Auswertung, Aufbau geordneter Binärbaum (= Suchbaum) Suchen, Einfügen, Löschen, Balancieren Jahrgangsstufe 13/ Qualifikationsphase.Jahr Theoretische Informatik AUTOMATENTHEORIE - Programmierungsmöglichkeiten in DELPHI Akzeptoren (= erkennende Automaten) Transduktoren (= Mealy- und Moore-Automaten). FORMALE SPRACHEN - nur reguläre Sprachen - Ermittlung der Sprache eines Akzeptors Ermittlung des Akzeptors für eine reguläre Sprache CODIERUNGSTHEORIE - Blockcodes - Fano-Codierung - Huffman-Codierung - Entropie und Redundanz einer Codierung Fehlerkorrigierende Codes, Hamming-Abstand INTEGRIERENDE WIEDERHOLUNG

8 Sozialformen und Unterrichtsmethoden (Stand Dezember 10) Teamarbeit steht in der Informatik immer im Vordergrund, was auch schon durch die Anzahl der Kursteilnehmer und die zur Verfügung stehenden Rechner vorgegeben ist. Eine Zusammenarbeit mit dem Sitznachbarn ist in großen Bereichen daher fast unerlässlich. Dennoch gibt es auch sowohl Phasen der Einzelarbeit (z.b. wenn eine Lösung auf Papier entworfen werden soll), als auch Phasen der Arbeit im Plenum (z.b. gemeinsames Festlegen von Rahmenbedingungen, gemeinsames Verfolgen eines Lösungsweges, Präsentation und Verifikation von Lösungen). Auch das Arbeiten in Kleingruppen ist oftmals sinnvoll. Grundsätzlich werden Methoden des Kooperativen Lernens angewendet. Die Arbeit an Projekten und das Bereitstellen auch digitaler Materialien lässt ein individuelles Lerntempo zu. Bei der Arbeit am Computer wird größtenteils als Partnerarbeit vorgegangen, hierbei ist insbesondere von der Lehrperson darauf zu achten, dass beide Sitznachbarn gleichberechtigt an einer Lösung arbeiten.

9 Übersicht über die Operatoren (Stand Dezember 10) Anforderungsbereich I Operator Definition Beispiele Angeben Ohne nähere Erläuterungen und Begründungen aufzählen, nennen Geben Sie die sieben Schichten des OSI-Referenz-Modells an. Beschreiben Sachverhalte oder Zusammenhänge unter Verwendung der Fachsprache in eigenen Worten verständlich wiedergeben Beschreiben Sie die Grenzen endlicher Automaten. Beschreiben Sie ein Verfahren zum Löschen von Knoten in einem binären Suchbaum. Darstellen, Dokumentiere n Einordnen 1 Zusammenhänge, Sachverhalte oder Arbeitsverfahren in strukturierter Form graphisch oder sprachlich wiedergeben Mit erläuternden Hinweisen in einen genannten Zusammenhang einfügen. Stellen Sie das Ergebnis als UML-Klassendiagramm dar. Dokumentieren Sie die gegebene Klasse. Ordnen Sie die Grammatik in die Chomsky-Hierarchie ein. Zu welcher Klasse von Suchstrategien gehört das gegebene Verfahren? Erläutern 1 Überführen, Übertragen 1 Einen Sachverhalt auf der Grundlage von Vorkenntnissen so darlegen, dass er verständlich wird. Eine Darstellung in eine andere Darstellungsform bringen. Erläutern Sie die Datenstruktur, Ihre Entwurfsentscheidung, folgende Methode,.. Überführen Sie das UML- Diagramm in eine vollständige Spezifikation mit Übertragen Sie das Zustandsdiagramm in eine äquivalente Grammatik Anforderungsbereich II Operator Definition Beispiele Analysieren Eine konkrete Materialgrundlage untersuchen, einzelne Elemente identifizieren und Beziehungen zwischen den Elementen erfassen. Der Operator Analysieren wird oft in Kombination mit einem weiteren Operator benutzt, der angibt, wie das Analyseergebnis darzustellen ist. Analysieren Sie das gegebene Sortierverfahren auf seine Effizienz. Analysieren Sie die Beziehungen im gegebenen UML- Diagramm und geben Sie die Spezifikationen der Methoden zur Klasse xx an. Bestimmen, Ermitteln Mittels charakteristischer Merkmale einen Sachverhalt genau Bestimmen Sie die Anzahl der Vergleiche und Vertauschungen 1 Kann sowohl dem AFB I als auch dem AFB II zugeordnet werden. 1 Kann sowohl dem AFB II als auch dem AFB III zugeordnet werden. 1

10 Entwerfen, Entwickeln Erweitern, Vervollständige n Herleiten, Ableiten Implementieren Modellieren Vergleichen Zeigen feststellen und beschreiben. Herstellen und Gestalten eines Systems von Elementen unter vorgegebener Zielsetzung. Eine gegebene Struktur um Bestandteile erweitern. Die Entstehung oder Ableitung eines gegebenen oder beschriebenen Sachverhaltes aus anderen oder aus allgemeinen Sachverhalten darstellen Algorithmen und Datenstrukturen in einer Programmiersprache aufschreiben. Zu einem Ausschnitt der Realität ein informatisches Modell anfertigen. Nach vorgegebenen oder selbst gewählten Gesichtspunkten Gemeinsamkeiten, Ähnlichkeiten und Unterschiede ermitteln und darstellen. Eine Aussage, einen Sachverhalt nach Berechnungen, Herleitungen oder logischen Begründungen bestätigen. dieses Sortierverfahrens Entwerfen Sie ein Zustandsdiagramm, ein Klassendiagramm, eine Methode... Erweitern Sie das Diagramm. Vervollständigen Sie die Implementation Leite für eine Wort die Zustandsfolge des Akzeptors ab Implementieren Sie die Methoden der Kellerklasse Modellieren Sie das gegebene Problem, Vergleichen Sie in Bezug auf Einfüge- und Löschoperationen Felder mit Binärbäumen. Vergleichen Sie die iterative mit der rekursiven Lösung. Zeigen Sie anhand eines Ableitungsbaumes, dass das Wort ableitbar ist. Anforderungsbereich III Operator Definition Beispiele Begründen Einen Sachverhalt oder eine Entwurfsentscheidung durch Angabe von Gründen erklären Entwurf Ihres Modells. Beurteilen Stellung nehmen Zu einem Sachverhalt ein selbstständiges Urteil unter Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden formulieren und begründen. Unter Heranziehung relevanter Sachverhalte die eigene Meinung zu einem Problem argumentativ entwickeln und darlegen. Begründen Sie die Wahl Ihrer Datenstruktur. Begründen Sie den Beurteilen Sie die folgende These: Jedes Problem, das sich präzise beschreiben lässt, kann mit einem Computer gelöst werden. Nehmen Sie bezüglich der Datenschutzproblematik Stellung. Kann sowohl dem AFB II als auch dem AFB III zugeordnet werden.

11 Teilnahme an Wettbewerben im Fach Informatik (Stand Dezember 10) In den vergangenen Jahren wurde an folgenden Wettbewerben teilgenommen: Informatik-Biber-Wettbewerb: 010 Bundeswettbewerb Informatik: 007, 009, 010