Schulinterner Lehrplan zum Kernlehrplan für die Sekundarstufe I, Gymnasium (G8) Goethe Gymnasium Stolberg Informatik

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1 GOETHE GYMNASIUM Schulinterner Lehrplan zum Kernlehrplan für die Sekundarstufe I, Gymnasium (G8) Goethe Gymnasium Stolberg Informatik Stand:

2 Inhalt Seite 1 Die Fachgruppe Informatik am Goethe-Gymnasium Stolberg 2 2 Entscheidungen zum Unterricht Unterrichtsvorhaben Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben 3 I) Naturwissenschaften Roboter 3 II) Informationstechnische Grundlagen (ITG) der Klasse 7 und 8 3 III Wahlpflichtfach Informatik Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung 10 3 Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen 12 4 Qualitätssicherung und Evaluation 13 1

3 1 Die Fachgruppe Informatik am Goethe-Gymnasium Stolberg Das Goethe Gymnasium liegt am Rande des Stolberger Stadtzentrums auf einem Hügel in einem Wohngebiet. Die Schule verfügt über ein großes Gelände mit weitläufigen Grünanlagen. Die Schule ist überwiegend vierzügig und hat im Schuljahr 2013/ Schülerinnen und Schüler. Im Schuljahr 2013/14 gibt es in der Jahrgangstufe 8 zwei Wahlpflichtfachkurse (mit durchschnittlich 20 Schülern), in der Jahrgangsstufe 9 zwei Wahlpflichtfachkurse (mit durchschnittlich 21 Schülern). Das Goethe Gymnasium ist eine Ganztagsschule, in der an drei Lang- und zwei Kurztagen im 90 Minutentakt unterrichtet wird. Die Schule ist umfassend mit Medien ausgestattet: Alle Klassen- und Kursräume sind mit Beamer- und Audioanlagen bzw. mit Smartboard ausgestattet. Die Schule verfügt über drei Computerräume für den Unterricht sowie zwei mit 30 Computern ausgestattete Lernzeiträume für den Unterricht in der Erprobungsstufe und zwei ebenfalls mit insgesamt 30 Computern ausgestattete Arbeitsräume für die Oberstufe. Alle Arbeitsplätze haben Internetzugang. Über W-Lan ist der Zugang zum Internet im gesamten Hauptgebäude um im Erweiterungsbau möglich. Zehn Notebooks und drei Dokumentenkameras können Lehrer/innen für den Einsatz im Unterricht ausleihen. Außerdem steht ihnen ein Arbeitsraum mit drei Computern zur Verfügung. Der Fachgruppe Informatik gehören im laufenden Schuljahr 5 Kolleginnen und Kollegen an. Fachvorsitzender ist im Schuljahr 2013/2014 Herr Horstmann, seine Stellvertreterin ist Frau Banaszak. Gemäß der in unserem Schulprogramm formulierten Leitziele sieht die Fachgruppe Informatik sich der Aufgabe verpflichtet, unsere Schülerinnen und Schüler dabei zu unterstützen, zu weltoffenen, aufnahmebereiten und aufnahmefähigen Menschen zu werden und sie zu lebenslangem Lernen zu befähigen, damit sie als mündige Bürger aktiv die sich ständig verändernde Lebenswirklichkeit mitgestalten können. Dazu gehört, den Schülerinnen und Schülern Kenntnisse zu vermitteln, ihre Leistungsbereitschaft, Neugierde und ihr Interesse zu wecken. Der Informatikunterricht beginnt für die Schülerinnen und Schüler bereits in der Klasse 5, in der sie ein halbes Jahr erste Programmiererfahrungen bei der Arbeit mit Lego Mindstorm Robotern machen. Ein weiterer für alle Schülerinnen und Schüler verpflichtender Teil ihrer Ausbildung ist das Fach ITG in den Jahrgangsstufen 7 und 8, indem sie Grundlagen der Digitaltechnik vermittelt bekommen und intensiv mit dem OpenOffice-Paket arbeiten. Der Umgang mit der Textverarbeitung und der 2

4 Tabellenkalkuation sowie das Erstellen von Präsentationen sind wesentliche Bestandteile dieses Faches. 2 Entscheidungen zum Unterricht 2.1 Unterrichtsvorhaben Die Darstellung der Unterrichtsvorhaben beschreiben die Inhalte der jeweiligen Kurse in den unterrichteten Jahrgangsstufen. Um den jeweiligen Kolleginnen und Kollegen die Möglichkeit einer individuellen Unterrichtsgestaltung zu geben, sind die zu bearbeitenden Themen nur grob vorgegeben Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben I) Naturwissenschaften Roboter Im Fach Naturwissenschaften Roboter erhalten die Schülerinnen und Schüler erste Einblicke in eine höhere Programmiersprache. Durch Forscheraufträge werden vom Lego Roboter immer komplexer werdende Aufgabenstellungen erarbeitet. 1. Verwendung von Motoren 2. Verwendung von Sensoren 3. Kontrollstrukturen zum Steuern Naturwissenschaften Roboter II) Informationstechnische Grundlagen (ITG) der Klasse 7 und 8 In ITG arbeiten die Schülerinnen und Schüler problemorientiert mit Stadardsoftware. Dadurch soll das Verständnis für den prinzipiellen Aufbau gebräuchlicher Softwaresysteme geweckt werden. Um den Schülerinnen und Schülern die gemeinsamen Grundprinzipien von Softwaresystemen zu verdeutlichen, wird die objektorientierte Beschreibungsweise eingeführt. Diese hat sich als ein tragfähiges Konzept zur produktunabhängigen Beschreibung zahlreicher Informatiksysteme erwiesen. Bei den Aufgaben, die die Schülerinnen und Schüler bearbeiten, werden häufig Problemstellungen von anderen Fächern aufgegriffen. 3

5 ITG Klasse 7 1. Gestaltung von Graphiken Bei der Gestaltung von Graphiken werden die Schüler in die objektorientierte Sichtweise eingeführt: Sie erkennen, dass jedes Objekt der Graphik (z.b. grüner Kreis, der einen Baum darstellen soll) bestimmte Attribute (z.b. Füllfarbe) und Methoden (z.b. Drehen um einen bestimmten Winkel) hat und einer Klasse gleichartiger Objekte zugeordnet ist. Bei der praktischen Arbeit wird ihnen auch die Notwendigkeit einer einfachen, einheitlichen Beschreibungssprache deutlich. Die Schüler lernen verschiedene Speicherformate von Graphiken kennen. Erstellung von Graphiken, bei denen der Umgang mit Attributen und später auch Methoden geübt wird: Beispielsweise Zeichnen eines Grundrisses der Schule, Zeichnen von Mandalas, Fahrzeugen, Menschen. 2. Textverarbeitung Bei der Gestaltung von Texten erkennen die Kinder, dass sich deren Aufbau auf die gleiche Art beschreiben lässt wie bei Grafiken. Daher werden die bisher gelernten Begriffe auf Textdokumente übertragen. Durch die Untersuchung der Struktur von Texten lernen die Schüler die Enthält-Beziehung zwischen Objekten kennen (ein Dokument enthält Absätze, ein Absatz enthält Zeichen). Die Kinder zeichnen Objekt- und Klassendiagramme. Gestaltung einer Geburtstagseinladung Formatieren eines Briefes Verwenden von Tabellen 3. Tabellenkalkulation (einführend) Die Tabellenkalkulation wird in enger Anbindung an den Mathematikunterricht behandelt. Darstellung von statistischen Daten Durchführung und Ausführung von Zufallsexperimenten Zinsrechnung: Tilgungspläne erstellen 4

6 4. Präsentationen Arbeitsergebnisse computergestützt zu präsentieren zu können ist eine ganz wesentliche Kompetenz. Hier erfolgt eine erste Einführung. persönlichen Steckbrief erstellen 5. Internet und elektronische Post Bei der Untersuchung von Internetseiten lernen die Kinder die Klasse Verweis kennen. Verweise haben die Attribute Auslöser (z.b. ein blau markierter Text oder ein Teil einer Grafik) und Zieladresse. Die Kinder zeichnen die Hypertextstruktur einer kleinen Website und vergleichen diese Form der Informationsdarstellung mit der eines Buches. Es werden einfache Kriterien zur Beurteilung der Glaubwürdigkeit von Internetseiten erarbeitet. Die Gefahren beim Surfen im Web werden thematisiert: Viren, Würmer, download von Raubkopien, sich-verlieren-durch-zielloses-surfen. Probleme im Zusammenhang mit dem Publizieren im Netz (z.b. Verletzung von Persönlichkeitsrechten) werden ebenfalls behandelt. Hypertextstrukturen zeichnen gezielte Informationsbeschaffung mit Suchmaschinen senden und empfangen von s (z.b. Einsenden von Hausaufgaben an die Lehrerin oder den Lehrer) 6. Baumstrukturen Unter der Überschrift Daten aufräumen lernen die Schüler Ordner bzw. Unterordner anzulegen, um ihre Dateien sinnvoll abzulegen. Darüber hinaus lernen die Schüler die Attribute und Methoden von Ordner und Datei kennen. Anhand von Alltagsbeispielen werden Baumdiagramme erstellt und diese entsprechend umgesetzt. Auf diese Weise lernen die Schüler auch den Pfad einer Datei kennen. Anknüpfend an den Mathematikunterricht wird das dort erarbeitete Dualsystem wiederholt und die Begriffe Bit und Byte erläutert. Ordner/Unterordner/DateienAttribute und Methoden von Ordnern und Dateien Baumdiagramme, Pfad Bit, Byte, Dualsystem Eingeführtes Schulbuch: 5

7 Informatik 1: Objekte, Strukturen, Algorithmen (Klett-Verlag) Verwendete Software: OpenOffice ITG Klasse 8 1. Tabellenkalkulation (vertiefend) Die Tabellenkalkulation wird in enger Anbindung an den Mathematikunterricht behandelt. Verwendung von Formeln für komplexe Tabellen 2. Textverarbeitung (vertiefend) Die Schülerinnen und Schüler sollen umfangreichere Dokumente mit der Textverarbeitung erstellen können. Es bietet sich eine Anbindung an den Deutsch- und Politikunterricht an. Schülerzeitung bzw. Praktikumsbericht 3. Präsentation (vertiefend) Das Training der Präsentation umfasst neben der Erstellung der Folien auch den dazu gehörenden Vortrag. Beides kann von den Schülerinnen und Schülern evaluiert werden. Für bilinguale Klassen bietet sich ein Vortrag in Englisch an. eigenes, kleines Projekt (z.b. Buchpräsentation) vorstellen (Umfang: etwa min Vortrag) Eingeführtes Schulbuch: Informatik 1: Objekte, Strukturen, Algorithmen (Klett-Verlag) Verwendete Software: OpenOffice 6

8 III Wahlpflichtfach Informatik WPFII Klasse 8 1. Einführung in das Programmieren mit Kara Grafische Programmierung von Automaten Verwendung mehrer Zustände 2. Einführung in das Programmieren mit Java (mit JavaKara) Ausschließlich imperatives Programmierparadigma Verzweigungen, Wiederholungen Eigene Methoden zur Strukturierung und Modularisierung Variablen und einfache Datentypen Feldvariablen 3. Datenbanken Grundbegriffe, Abgrenzung gegen Tabellenkalkulation Einführung in SQL: SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE Entwurf und Analyse von einfachen, relationalen Datenbanken Abfragen in relationalen Datenbanken Bücher / Materialien Zu den Bereichen 1 und 2: Arbeitsblätter der schulinternen Sammlung. Zu 3: PHP und MySQL, Johann-Christian Hanke, PHP und MySQL für Kids, bhv Software zu 1 und 2: siehe WPFII Klasse 9 7

9 1. Digitaltechnik Analog versus digital Logische Grundoperationen, Gatter, Schaltnetze Boolesche Algebra Entwurf von Schaltnetzen mit der disjunktiven Normalform Halbaddierer und Volladdierer Negative Dualzahlen und Subtraktion Rückgekoppelte Schaltnetze: FlipFlops Multiplexer und Demultiplexer Aufbau eines RAM Bausteins KV-Diagramm zur Optimierung von Schaltnetzen 2. Internet und Erstellung von Webseiten Technische Grundlagen des Internets Funktionsweise von Suchmaschinen Einführung in HTML Gefahren aus dem Internet Dynamische Webseiten mit PHP und MySQL Abschlussprojekt: Die Schülerinnen und Schüler erstellen in Kleingruppen eine Website zu einem selbst gewählten Thema Bücher / Materialien Zu 1 : Arbeitsblätter der schulinternen Sammlung, Software: Logisim. Zu 2: PHP und MySQL, Johann-Christian Hanke, PHP und MySQL für Kids, bhv 8

10 2.2 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit In Absprache mit der Lehrerkonferenz sowie unter Berücksichtigung des Schulprogramms hat die Fachkonferenz Informatik die folgenden fachmethodischen und fachdidaktischen Grundsätze beschlossen. In diesem Zusammenhang beziehen sich die Grundsätze 1 bis 15 auf fächerübergreifende Aspekte, die auch Gegenstand der Qualitätsanalyse sind, die Grundsätze 16 bis 21 sind fachspezifisch angelegt. Überfachliche Grundsätze: 1) Geeignete Problemstellungen zeichnen die Ziele des Unterrichts vor und bestimmen die Struktur der Lernprozesse. 2) Inhalt und Anforderungsniveau des Unterrichts entsprechen dem Leistungsvermögen der Schüler/innen. 3) Die Unterrichtsgestaltung ist auf die Ziele und Inhalte abgestimmt. 4) Medien und Arbeitsmittel sind schülernah gewählt. 5) Die Schüler/innen erreichen einen Lernzuwachs. 6) Der Unterricht fördert eine aktive Teilnahme der Schüler/innen. 7) Der Unterricht fördert die Zusammenarbeit zwischen den Schülern/innen und bietet ihnen Möglichkeiten zu eigenen Lösungen. 8) Der Unterricht berücksichtigt die individuellen Lernwege der einzelnen Schüler/innen. 9) Die Schüler/innen erhalten Gelegenheit zu selbstständiger Arbeit und werden dabei unterstützt. 10) Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Partner- bzw. Gruppenarbeit. 11) Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Arbeit im Plenum. 12) Die Lernumgebung ist vorbereitet; der Ordnungsrahmen wird eingehalten. 13) Die Lehr- und Lernzeit wird intensiv für Unterrichtszwecke genutzt. 14) Es herrscht ein positives pädagogisches Klima im Unterricht. 15) Wertschätzende Rückmeldungen prägen die Bewertungskultur und den Umgang mit Schülerinnen und Schülern. Fachliche Grundsätze: 16) Der Unterricht unterliegt der Wissenschaftsorientierung und ist dementsprechend eng verzahnt mit seiner Bezugswissenschaft. 17) Der Unterricht ist problemorientiert und soll von realen Problemen ausgehen und sich auf solche rückbeziehen. 18) Der Unterricht folgt dem Prinzip der Exemplarizität und soll ermöglichen, informatische Strukturen und Gesetzmäßigkeiten in den ausgewählten Problemen und Projekten zu erkennen. 19) Der Unterricht ist anschaulich sowie gegenwarts- und zukunftsorientiert und gewinnt dadurch für die Schülerinnen und Schüler an Bedeutsamkeit. 20) Der Unterricht ist handlungsorientiert, d.h. projekt- und produktorientiert angelegt. 21) Im Unterricht werden sowohl für die Schule didaktisch reduzierte als auch reale Informatiksysteme aus der Wissenschafts-, Berufs- und Lebenswelt eingesetzt. 22) Der Unterricht beinhaltet reale Begegnung mit Informatiksystemen. 9

11 2.3 Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung Die nachfolgenden Absprachen stellen die Minimalanforderungen an das lerngruppenübergreifende gemeinsame Handeln der Fachgruppenmitglieder dar. Bezogen auf die einzelne Lerngruppe kommen ergänzend weitere der in den Folgeabschnitten genannten Instrumente der Leistungsüberprüfung zum Einsatz Beurteilungsbereich Klausuren Instrumente: Wahlpflichtfach: 2 Klausur im ersten Halbjahr, 2 Klausur im zweiten Halbjahr Dauer der Klausur: 1-2 Unterrichtsstunden Kriterien Die Bewertung der schriftlichen Leistungen in Klausuren erfolgt über ein Raster mit Hilfspunkten, die im Erwartungshorizont den einzelnen Kriterien zugeordnet sind. Die Note ausreichend (5 Punkte) soll bei Erreichen von 45 % der Hilfspunkte erteilt werden 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 Zusammenfassungen zur Vor- und Nachbereitung des Unterrichts Präsentation von Arbeitsergebnissen Referate Mitarbeit in Partner-/Gruppenarbeitsphasen Praktische Leistungen am Computer Implementierung, Test und Anwendung von Informatiksystemen Mitarbeit in Partner-/Gruppenarbeitsphasen Sonstige schriftliche Leistungen Arbeitsmappe und Arbeitstagebuch zu einem durchgeführten Unterrichtsvorhaben Lernerfolgsüberprüfung durch kurze schriftliche Übungen, über die Durchführung entscheidet die Lehrkraft. Schriftliche Übung dauern ca. 20 Minuten und umfassen den Stoff der letzten ca. 4 6 Stunden. Bearbeitung von schriftlichen Aufgaben im Unterricht 10

12 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. 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 einen Feedbackbogen, durch die schriftliche Begründung einer Note oder durch eine individuelle Lern-/Förderempfehlung 11

13 erfolgen. 3 Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen Die Fachkonferenz Informatik hat sich im Rahmen des Schulprogramms für folgende zentrale Schwerpunkte entschieden: 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. Projekttage Bei den zurzeit jährlich stattfindenden Projekttagen bietet die Fachkonferenz Informatik mindestens ein Projekt für Schülerinnen und Schüler zu einem Thema der Informatik an. Die zugelassenen Jahrgansstufen für das jeweilige Projekt legt die Lehrkraft fest. Es wird sich bemüht die zugelassenen Jahrgangsstufen zu variieren oder die Projekte möglichst Jahrgangsübergreifend anzubieten. Exkursionen Auf Grund der örtlichen Nähe zur RWTH Aachen bieten sich Exkursionen zum Schüler Labor (Infosphere) an, das für alle Jahrgangstufen Workshops zu vielen Themen der Informatik anbietet. Die außerunterrichtliche Veranstaltung soll thematisch im Zusammenhang zum Unterricht stehen und in diesem vor- und nachbereitet werden. 12

14 4 Qualitätssicherung und Evaluation Durch Diskussion der Aufgabenstellung von Klausuren in Fachdienstbesprechungen und eine regelmäßige Erörterung der Ergebnisse von Leistungsüberprüfungen wird ein hohes Maß an fachlicher Qualitätssicherung erreicht. 13