STÄDT. MATHEMATISCH-NATURWISSENSCHAFTLICHES GYMNASIUM MÖNCHENGLADBACH. Konzeption des Differenzierungskurses Mathematik Informatik (MIf)

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1 Sekundarstufen I und II Sekundarstufe I mit Ganztagsangebt Knzeptin des Differenzierungskurses Mathematik Infrmatik (MIf) Mathematisch-Naturwissenschaftliches Gymnasium Mönchengladbach Infrmatik (Stand: ) 1

2 Sekundarstufen I und II Sekundarstufe I mit Ganztagsangebt Inhalte der Jahrgangsstufe 8 Zeitrahmen Inhaltsbezgene Kmpetenzen Przessbezgene Kmpetenzen Methden/ Medien 1. Halbjahr 1. Quartal Anwendersysteme der Cmputer als Werkzeug Die SuS Einführung in das Arbeiten mit einem PC - Operatinen auf Dateien, z.b.: Öffnen Löschen Kpieren - Lgische Organisatin vn Daten Ordner Festplatten - erfassen und erläutern den grundlegenden Aufbau der Oberfläche eines Betriebssystems aus Anwendersicht (A) - realisieren die digitale Repräsentatin vn Infrmatinen in Frm vn strukturierten Daten und zugehörigen Operatinen (A) - Arbeitsplatzrechner mit Windws XP (bald Windws 7) und gängiger Sftware (Brwser, Office-Pakete, ) Server-Ablagen - Aufruf vn Anwendungen Nutzung einer üblichen Office-Sftware - Textverarbeitung - Tabellenkalkulatin - Präsentatin - [ggf. Datenbank] - erörtern (unter Anleitung) die Arbeitsweise spezieller Anwendungssftware (A) - kmmunizieren und kperieren in Partnerarbeit (K) - erfassen und interpretieren Daten und präsentieren diese in angemessener Frm, indem sie mehrere Prgramme/ Darstellungsfrmen vernetzt einsetzen (D) - Prjekt (PA) unter Verwendung der drei meist verwendeten Office-Bausteine z.b. Durchführung und Auswertung einer Umfrage inkl. Prjektbericht und Präsentatin 2

3 Sekundarstufen I und II Sekundarstufe I mit Ganztagsangebt Vertiefung der Kenntnisse im Bereich Tabellenkalkulatin - Frmatierung vn Zellen - Verweisknzept (abslute und relative Adressierung) - Funktinen - bedingte Befehle, bedingte Frmatierung - Diagramme 2. Quartal Methden der Sftwareentwicklung Die SuS - analysieren und erläutern weitere Möglichkeiten einer Tabellenkalkulatins- Sftware (A) - verwenden infrmatische Fachausdrücke (K) - wenden Implementierungs-Grundlagen in Frm lgischer Operatren und selbst erstellter Funktinen an (I) - erstellen Diagramme unterschiedlichen Typs und reflektieren diese (der andere gegebene) kritisch im Hinblick auf mögliche manipulative Effekte (D) - erfassen im Prgramm Ansätze der Objektrientierung (A) - Sftware: Tabellenkalkulatin (Excel, Calc, ), - Erarbeitung der Lerninhalte vrwiegend anhand mathematischer Prblemstellungen, wie z.b. Vlumenberechnungen, Zinsprbleme, etc. zwecks Festigung grundlegender mathematischer Fertigkeiten (Termumfrmungen, Lösen vn Gleichungen, ) Kennenlernen vn Inhalten und Arbeitsweisen der Infrmatik anhand einer przeduralen Prgrammiersprache - Algrithmen - Przeduren - Variablen - Parametrisierung - Mdularisierung - Bedingte Anweisungen - Zählschleifen - Abstraktin - erfassen Grundknstrukte vn Algrithmen und wenden diese an, indem sie eigene Prgramme erstellen, testen, krrigieren, mdifizieren und erweitern (I) - analysieren und erläutern selbst erstellte swie vrgegebene Prgramme (A) - wenden neu gelernte Fachbegriffe an, indem sie gemeinschaftlich über die Lösung gegebener Prbleme beraten swie im weiteren Verlauf Arbeitsergebnisse präsentieren (K) - erkennen den Sinn der Wiederverwendung eigener Przeduren zur Erstellung - Sftware: Lg spielerisches Prgrammieren durch Erstellen vn Zeichnungen/ Animatinen mit Hilfe der zugehörigen Turtle-Grafik 3

4 Sekundarstufen I und II Sekundarstufe I mit Ganztagsangebt Lernerflgskntrllen kmplexerer Prgramme (M) - erfassen sich aus knkreten Prblemsituatinen ergebende allgemeingültigere Prblemstellungen (M) Anzahl und zeitliche Lage - insgesamt 2 schriftliche Leistungsnachweise 1. Prjekt im 1. Quartal (vgl. ben) minütige Arbeit, Themen: Vertiefung in Excel, Prgrammierung in Lg 2. Halbjahr 1. Quartal Methden der Sftwareentwicklung (Frtsetzung) Die SuS Vertiefung der Algrithmik/ Entwicklung kmplexer Prblemlösungen anhand einer adäquaten Entwicklungsumgebung - Prinzip der schrittweisen Verfeinerung - Struktgramme - kmplexe Bedingungen in Verzweigungen und Schleifen - mdellieren den (möglichen) Ablauf vn Prgrammen mit Hilfe vn Struktgrammen und erweitern diese bei Bedarf (M) - reflektieren Struktgramme mit besnderem Augenmerk auf den sinnvllen Einsatz selbst definierter Przeduren (A) - überführen Struktgramme in entsprechenden Quelltext und umgekehrt (D) - analysieren und erläutern selbst erstellte swie vrgegebene Prgramme (A) - implementieren teils auf Grundlage gegebener der selbst erstellter Struktgramme Prgramme, die sie im Anschluss testen swie nach Bedarf - Sftware: JavaHamster spielerisches Prgrammieren durch Lösen vn Aufgaben mit Hilfe eines Hamsters, der sich auf einem gewissen Territrium bewegen und Körner aufnehmen swie abgeben kann 4

5 Sekundarstufen I und II Sekundarstufe I mit Ganztagsangebt krrigieren und/ der mdifizieren (I) 2. Quartal Internet und Netzwerke Die SuS Einführung in Aufbau und Funktinsweise vn Netzwerken - Prinzip der Adressierung - Unterschied lkales Netzwerk/ Internet - technische und geschichtliche Hintergründe des Internets Entstehung WWW Sicherheit/ Gefahren/ Chancen Die Auszeichnungssprache HTML - Einführung Grundaufbau eines HTML Dkuments Attribute Tabellen - erkunden den grundlegenden Aufbau vn Netzwerken mit besnderem Fkus auf das Internet (D) - erfassen diverse infrmatische Begriffe/ Techniken und realisieren ihren Gehalt (D) - kmmunizieren über (arbeitsteilig) erarbeitete Inhalte (K) - erörtern die mit der Verbreitung des Internets bzw. im speziellen des WWW verbundenen Vr- und Nachteile (A) - erarbeiten den grundlegenden Aufbau eines HTML-Dkuments swie wichtige (Frmatierungs-)Befehle (D) - analysieren und erläutern Anfrderungen an vernünftig geplante Internetpräsenzen (A) - überführen ihre Vrstellung über eine möglich: - Videsequenzen zur Geschichte/ Entstehung/ Funktinsweise des Internets, - Referate über abgegrenzte Bereiche/ wichtige Begriffe in Gruppenarbeit/ Partnerarbeit möglich: - Leitprgramm zum selbstgesteuerten Erlenen nötiger HTML-Grundlagen unter Verwendung spezieller Sftware z.b. phase5-10 WWW-Ergnmie-Leitlinien - VSIS - Universität Hamburg 5

6 Sekundarstufen I und II Sekundarstufe I mit Ganztagsangebt Listen Einfügen vn Bildern Links CSS HTML 5 Einbinden vn Medien - Anfrderung an gute/ ergnmische Webseiten - Erstellen einer eigenen möglichen Internetpräsenz persönliche Internetpräsenz in entsprechende HTML-Dkumente (D) - präsentieren ihre diversen, ggf. in Partnerarbeit entwrfenen Ergebnisse unter Verwendung der entsprechenden Fachtermini (K) - HTML-Prjekt aus mehreren verlinkten HTML-Dkumenten bestehenden HTML-Prjekt (Einzel- der Partnerarbeit) Verwendung findet Lernerflgskntrllen Anzahl und zeitliche Lage - insgesamt 2 schriftliche Leistungsnachweise 1. 2-stündige Arbeit, Anfrderungen: gegebene JavaHamster-Prgramme in verschiedenen Schwierigkeitsgraden (bis hin zum Einsatz kmplexer Verzweigungen und) analysieren und interpretieren bzw. eigene Quelltexte mit Hilfe sinnvller, selbst erstellter Przeduren zu gegebenen Prblemen entwerfen, (an Prgrammen angelehnte) Struktgramme erstellen 2. 2-stündige Arbeit, Themen: wichtige Begriffe rund um das Internet, Ergnmie-Leitlinien, grundlegender Aufbau eines HTML-Dkuments/ Standard-Befehle und-frmatierungen (z.b. Fettdruck, Überschrift, Listen, Tabellen) 6

7 Sekundarstufen I und II Sekundarstufe I mit Ganztagsangebt Inhalte der Jahrgangsstufe 9 Zeitrahmen Inhaltsbezgene Przessbezgene Kmpetenzen Kmpetenzen 1. Halbjahr 1. Quartal Messen, Steuern, Regeln Die SuS Methden/ Medien Knstruktin und Prgrammierung autnmer, interaktiver Systeme - Einführung in das unbekannte System Bestandteile Arbeitsweise - Festlegung und Durchführung eines kmplexen, zu bewältigenden Prjekts Knstruktin der Maschine Prgrammierung der Maschine Anfertigung einer Prjektbeschreibung - erarbeiten die Wirkungsweise/ die Möglichkeiten des neu vrliegenden infrmatischen Systems (D) - legen sich auf ein durch das gegebene System lösbares (kmplexes) Prblem fest, knstruieren eine entsprechende Maschine und erweitern diese bei Bedarf (M) - prgrammieren ihre Maschinen entsprechend ihres Vrhabens mit Hilfe einer zugehörigen Entwicklungsumgebung (I) - analysieren und erläutern in regelmäßigen Abständen ihre Zwischenstände (A) - erstellen einen angemessen aufbereiteten Bericht zu Ihrem Prjekt, der swhl ihr Vrgehen als auch ihr erhaltenes Prdukt detailliert beschreibt (D) - präsentieren ihre Endresultate (K) - Prjekt (PA) mit Leg Mindstrms verschiedene, aneinander steckbare Mdule prgrammierbarer Leg-Baustein (NXT) Legsteine Mtren Sensren Technik-Teile Prgrammierberfläche über PC- Sftware 2. Quartal Aufbau und Funktinsweise vn Die SuS 7

8 Sekundarstufen I und II Sekundarstufe I mit Ganztagsangebt Cmputersystemen Das binäre Zahlensystem - Dualzahlen - Umrechnen zwischen Dual- und Dezimalzahlen - Rechnen mit Dualzahlen addieren subtrahieren multiplizieren Hardware eines Cmputers - Kmpnenten eines PCs und seine Aufgaben - Cdierung (z.b. Ascii-Cde) - EVA-Prinzip, vn-neumann-rechner - erfassen den lgischen Aufbau eines für den PC ntwendigen neuen Zahlensystems des Binärsystems und erkennen Gemeinsamkeiten und Unterschiede zum bekannten Dezimalsystem (A) - übertragen bekannte Rechenperatinen auf das Binärsystem (D) - erfassen die wichtigsten Kmpnenten eines (mdernen) Rechners und teilen sie in sinnvlle Bereiche ein (A) - erörtern (arbeitsteilig) in wesentlichen Zügen den Aufbau swie die Funktinsweise verschiedener PC- Bestandteile (Mtherbard, Festplatte, CPU, RAM, etc.) (D) - analysieren mindestens eine mögliche Kdierungsfrm bei der digitalen Speicherung vn Daten und beurteilen den Sinn derselbigen (A) - erkennen die Wichtigkeit des EVA-Prinzip/ des vn-neumann-rechner-mdells in der Infrmatik (D) - kmmunizieren (untereinander) über erarbeitete Ergebnisse (K) möglich: - Referate in Partnerarbeit Festigung des Umgangs mit Office-Sftware 8

9 Sekundarstufen I und II Sekundarstufe I mit Ganztagsangebt Lernerflgskntrllen Anzahl und zeitliche Lage - insgesamt 2 schriftliche Leistungsnachweise 3. Prjekt im 1. Quartal (vgl. ben) 4. 2-stündige Arbeit, Thema: Das binäre Zahlensystem, Cmputer-Hardware 2. Halbjahr 1. Quartal Aufbau und Funktinsweise vn Cmputersystemen (Frtsetzung) Die SuS Entwurf lgischer Schaltungen - Aussagenlgik - Wahrheitstabellen und Blesche Algebra - einfache Schaltungen aus Grund- Gattern (UND, ODER, NICHT) - Umwandlungen zwischen Schaltbild, - tabelle und -funktin - Optimierung vn Schaltungen, Disjunktive Nrmalfrm, KV Diagramme - Halbaddierer, Vlladdierer, Addierwerk - Flip-Flp - analysieren und erläutern Wahrheitswerte vn Aussagen und deren Verknüpfungen (A) - realisieren den Übergang vn Aussagen zu Schaltungen swie Zusammenhänge zwischen den verschiedenen äquivalenten Darstellungen der bleschen Schaltalgebra und wandeln sie ineinander um (D) - verbessern Schaltungen/ Funktinen mit Hilfe lgischer Überlegungen der Anwendung vn Termumfrmungsregeln (M) - erläutern Arbeitsergebnisse mit Hilfe entsprechender infrmatischer Fachausdrücke (K) - Sftware: Simulatinsprgramm zum Testen, Erweitern und Mdifizieren vn Schaltungen, z.b. LgicSim 9

10 Sekundarstufen I und II Sekundarstufe I mit Ganztagsangebt 2. Quartal Kmplexere Prgrammierung Die SuS - stellen durch die Knstruktin vn Addierern zweier Dualzahlen einen Zusammenhang zur vrangehenden Reihe her (D) Kennenlernen einer auf einer grafischen Oberfläche basierenden, bjektrientierten Prgrammiersprache - Erstellung und Verwendung grafischer Oberflächenkmpnenten - eindeutige Benennung vn grafischen Objekten mit bestimmten Präfixen (z.b. Buttn: bt, Textbx: txt) - manuelle und prgrammgesteuerte Veränderung vn Attributen grafischer Objekte - Implementierung vn Subrutinen und Funktinen mit Rückgabe - Datentypen (primitive, Arrays) - verschachtelte if-then-else-abfragen - Schleifenstrukturen und ihre Unterschiede - setzen sich mit dem Aufbau der neuen Prgrammierberfläche auseinander (D) - bereiten Implementatinsphasen durch Mdellierung gegebener Prbleme swie möglicher Lösungsschritte mit bekannten Methden vr (M) - implementieren Prgramme unter Verwendung typischer Strukturen (I) - krrigieren, testen, mdifizieren und erweitern Prgramme (I) - - analysieren und erläutern eigene der vrgegebene Cmputerprgramme (A) - präsentieren Ergebnisse unter Verwendung spezifischen Vkabulars (K) - Sftware: Visual Basic, KBasic - Integratin mathematischer Prbleme, wenn möglich - ggf. Exkurs am Ende der Reihe in innermathematische Bereiche, die nicht mehr Gegenstand des Mathematikunterrichts sind expnentielles Wachstum (weiterführende Prbleme) Lgarithmusfunktin Werkzeuge (GeGebra, CAS, ) Beschreibende Statistik 10

11 Sekundarstufen I und II Sekundarstufe I mit Ganztagsangebt Lernerflgskntrllen Anzahl und zeitliche Lage - insgesamt 2 schriftliche Leistungsnachweise 1. 2-stündige Arbeit, Thema: Entwurf lgischer Schaltungen 2. 2-stündige Arbeit, Themen: Prgrammierberfläche, Prgramme analysieren/ interpretieren/ selbst entwerfen (unter Verwendung teils kmplexer Strukturen) 11