Informatik Sekundarstufe II

Transkript

1 Schulinternes Curriculum für das Fach Sekundarstufe II am Gymnasium Lohmar

2 Der Unterricht in lehnt sich sowohl an die Richtlinien und Lehrpläne für das Gymnasium/Gesamtschule der Sekundarstufe II in NRW für das Fach an, als auch an die Vorgaben für das Zentralabitur des jeweiligen Abiturjahrgangs ( Die drei fundamentalen Ideen der : Formalisierung, Automatisierung und Vernetzung spiegeln sich in der Auswahl der Inhalte und Methoden, die wir am Gymnasium Lohmar getroffen haben, wieder. Dabei lassen sich folgende zentrale Ziele und inhaltliche Kompetenzen des Faches kurz formulieren, die sich in der Auflistung der konkreten Inhalte stetig wiederfinden: (1) Behandlung der Wirkungsweise, Leistungsfähigkeit und Leistungsgrenzen von Computern (2) Kenntnisse der Anwendungen und Auswirkungen der (3) (4) Vertrautheit mit Algorithmen und ihrer Programmierung (5) Lösungskonzepte in einer Programmiersprache realisieren, überprüfen und weiterentwickeln (6) Vertrautheit und Entwicklung von Objekten, ihren Eigenschaften und Fähigkeiten (7) Modellieren der Wirklichkeit Probleme eingrenzen und spezifizieren, reduzierte Systeme verwenden (8) Fähigkeit zum kritischen Vernunftgebrauch (9) Förderung von Fantasie und Kreativität Die SchülerInnen des Gymnasiums Lohmar sollen in einem schüler- und handlungsorientierten Unterricht mit vielen praktischen Einheiten die fachlichen Grundlagen vermittelt bekommen und dadurch das Fach als ein wissenschaftliches Fach mit einer eigenen Fachsprache kennenlernen. Darüber hinaus soll das Fach auch die Fähigkeit der Medienkompetenz den SchülerInnen vermitteln. Dazu wird die Verantwortung unserer Gesellschaft im Umgang mit dem Computer stets kommuniziert. Ebenso findet sich im Bereich des Problemlösens mit systemen der Bezug zur Medienkompetenz, denn hier ist die zentrale Frage: Wie können durch Entwicklung, Gestaltung und Anwendung von systemen Probleme der Lebenswelt gelöst werden. Das Gymnasium Lohmar bietet das Fach als 3-stündige Grundkurse in der gymnasialen Oberstufe an. Anschließend kann als schriftliches oder mündliches Abiturfach gewählt werden.

3 Die konkreten Inhalte in der Sekundarstufe II: Jgst. Inhalte Verknüpfung mit den Leitzielen und Kompetenzen EF.1 Eine Einführung in die Software-Entwicklung unter Verwendung der Programmiersprache Java: Einführung in die Verwendung des Java-Editors Konsolenprogrammierung Anweisungen und Blockanweisungen Bedingte Algorithmen Algorithmen mit Wiederholungen Einfache Datenstrukturen integer, double, boolean, String, char Arrays Vertrautheit mit Algorithmen und ihrer Programmierung Modellieren der Wirklichkeit Förderung von Fantasie und Kreativität Allgemeine Strategien verstehen und entwickeln EF.2 Exkursion Kryptografie und Datensicherheit, Besuch der SchülerKrypto in Bonn Das Sortierproblem - Grundlegende Programmstrukturen und Algorithmen, ein erster Einblick Sortier- und Suchalgorithmen auf Feldern Sortieren durch direktes Einfügen Sortieren durch direktes Auswählen Mit Daten arbeiten und manipulieren können Die Leistungsgrenzen von systemen kennen lernen Argumentieren und Bewerten - Algorithmen beurteilen Einführung in die Grundprinzipien des objektorientierten Modellierens mit Greenfoot Einführung in die Programmierumgebung Greenfoot Hat- und Kennt-Beziehung (Ballsimulationen) Ist-Beziehung (Notizzettel, Hyperbutton) Verwenden von Klassen Modellieren der Wirklichkeit Vertrautheit und Entwicklung von Objekten, ihren Eigenschaften und Fähigkeiten Vertrautheit mit Algorithmen und ihrer Programmierung

4 Q1 Vertiefung von Grundprinzip des objektorientierten Modellierens Oberklasse-Unterklasse Vererbung Hat-, IST- und Kennt-Beziehung Polymorphie, abstrakte Klasse Behandlung der Wirkungsweise, Leistungsfähigkeit und Leistungsgrenzen von Computern Modellieren der Wirklichkeit Vertrautheit und Entwicklung von Objekten, ihren Eigenschaften und Fähigkeiten Lineare Strukturen Lineare Liste (Vokabeltrainer oder Patientenliste) Anwendung der Standardoperationen durch Einbinden der Klasse Liste Analyse der Implementation der Klasse Liste grafische Darstellung der Liste (Zeigerprinzip) Schlange und Stapel (Rangierproblem, Wartezimmer) Implementation und Anwendung der Standardoperationen der Strukturen zusätzlich: abstrakte Zusammenhänge und Speicher interne Strukturen erkennen, verstehen und anwenden Darstellung von Daten im Speicher Das Sortierproblem - Grundlegende Programmstrukturen und Algorithmen - Vertiefung Sortier- und Suchalgorithmen auf Listen Sortieren durch direktes Einfügen, direktes Auswählen Quicksort (nur Leistungskurs) Lineare Suche und Binäre Suche Rekursion zusätzlich: Mit Daten arbeiten und manipulieren können Die Leistungsgrenzen von systemen kennenlernen Argumentieren und Bewerten Algorithmen beurteilen

5 Endliche Automaten und formale Sprachen Darstellung von deterministischen endlichen Automaten als Graph und als Tabelle Akzeptor als spezielle Form des endlichen Automaten Formale Sprachen: Reguläre Sprachen Behandlung der Wirkungsweise, Leistungsfähigkeit und Leistungsgrenzen von Computern Programmierung als abstraktes System kennenlernen, Grenzen der Berechenbarkeit und Entscheidbarkeit von Systemen Q2 Baumstrukturen Binärbaum - Anwendung der Standardoperationen und Traversierungsalgorithmen Geordneter Baum als Spezialfall des Binärbaums Anwendung der Standardoperationen zusätzlich: Abstrakte Zusammenhänge erkennen und verstehen Rekursive Algorithmen verstehen, deren Wirkungsweise erkennen und eigene rekursive Algorithmen entwickeln Relationale Datenbanken Modellieren kontextbezogener Problemstellungen als Datenbanken mit dem Entity-Relationship-Modell Normalisierung: Überführung einer Datenbank in die 1. bis 3. Normalform Relationenalgebra (Selektion, Projektion, Vereinigung, Differenz, kartesisches Produkt, Umbenennung, Join) SQL-Abfragen über eine und mehrere verknüpfte Tabellen Datenschutzaspekte Kenntnisse der Anwendungen und Auswirkungen der Überblick über aktuelle exemplarische Anwendungsbereiche Erzeugung eines Gesamtbildes von

6 Alternative 1 - Client-Server-Strukturen Schichtenmodell: TCP/IP-Referenzmodell Protokolle: TCP/IP, http, Mail-Protokolle Aufbau und Struktur lokaler Netzwerke analysieren Client-Anwendungen (z. B. Time-Client oder -Client) Client-Server-Anwendungen (z.b. Chat-Programm oder Netzwerk-Spiel) Fähigkeit zum kritischen Vernunftgebrauch hier: Genaue Analyse des Ablaufs bei verkehr (Authentifizierung,Spam) Chancen und Risiken der Informations- und Kommunikationssysteme untersuchen und einschätzen Kenntnisse der Anwendungen und Auswirkungen der Überblick über aktuelle exemplarische Anwendungsbereiche Alternative 2 - Software-Projekt Einführung in Software-Engineering Planung und Durchführung eines komplexen Software- Produktes Überblick über aktuelle exemplarische Anwendungsbereiche Kenntnisse der Anwendungen und Auswirkungen der Allgemeines: Die Leistungsbewertung im Fach orientiert sich an den Vorgaben der Richtlinien und Lehrpläne (S ). Die Inhalte der Klausuren orientieren sich an den Inhalten des Unterrichts. Das heißt, dass der Umfang der im Unterricht erworbenen Kenntnisse, die methodische Selbständigkeit und die sachgemäße Verwendung von Fachsprache überprüft werden. Die Aufgaben werden gemäß den in den Richtlinien dargestellten Grundsätzen zur Konstruktion von Aufgaben gestellt (S. 74 ff) und verwenden die Operatoren, die für das Zentralabitur NRW vorgegeben sind (siehe Anhang). Die Klausuren finden nicht am Computer statt.