Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik. Modulhandbuch Informatik für das Lehramt an Realschulen

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1 Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik Modulhandbuch Informatik für das Lehramt an Realschulen 23. April 2008

2 Inhalt Modulübersicht Konzepte der Programmierung (FW-IP1)... 3 Rechnerarchitektur und Rechnernetze (FW-IP2)... 5 Algorithmen und Datenstrukturen (FW-IP3)... 7 Formale Sprachen und Compilerbau (FW-IP5)... 9 Datenbanken und Informationssysteme (FW-IP9) Software-Engineering (FW-IP10) Programmierpraktikum (FW-IP12) Software-Praktikum (FW-IP6) Informatik Lehren und Lernen (UF-I1A) Informatik Lehren und Lernen (UF-I1A) Informatik Lehren und Lernen (UF-I1A) Seite 2 von 22

3 Modul: Konzepte der Programmierung Kürzel: FW-IP1 Untertitel: - Lehrveranstaltungen: Nr. Veranstaltung SWS 6 SWS insgesamt. 1 Konzepte der Programmierung - Vorlesung 4 2 Konzepte der Programmierung - Übung 2 Semester: 1 Modulverantwortliche(r): Sprache: Zuordnung zum Curriculum: Lehrform/SWS: Arbeitsaufwand: Angebotshäufigkeit: Prof. Dr. Bernhard Westfechtel deutsch Romanistik (Bachelor) Angewandte Informatik (Bachelor) Lehramtsstudiengang Informatik (Staatsexamen) Lehramtsstudiengang (Bachelor of Education) Anglistik (Bachelor) Vorlesung 4 SWS, Übungen 2 SWS Präsenz 6 Stunden, Eigenstudium je 4 Stunden Vorlesung und Übung pro Woche zzgl. Klausurvorbereitung jedes Jahr im Wintersemester Leistungspunkte: 8 Vorausgesetzte Module: - Weitere Voraussetzungen: Lernziele/Kompetenzen: Inhalt: Voraussetzung für die Teilnahme an der Teilprüfung ist die erfolgreiche Teilnahme an den Übungen. Ziel der Veranstaltung ist, den Studenten ein fundiertes Verständnis der Programmierung zu geben, das im weiteren Studium als Fundament für die Informatik- Ausbildung dient. Dabei dient Java als Beispielsprache. Die Studenten sollen aber in die Lage versetzt werden, die zugrunde liegenden Konzepte auf andere Sprachen zu übertragen und dort anzuwenden. In der Vorlesung werden die grundlegenden Konzepte von Programmiersprachen und ihre Anwendung bei der strukturierten, objektorientierten Programmierung betrachtet. Dabei werden - nach einer einführenden Begriffsdefinition - Daten und elementare Datenstrukturen Seite 3 von 22

4 Modul: Konzepte der Programmierung ebenso behandelt, wie Zuweisungen, Kontrollstrukturen, Methoden, Rekursion und die Konstruktion neuer Datentypen. Im Bereich der Objektorientierung werden unter anderem die Konzepte der Vererbung, des Polymorphismus, der Generizität, der Schnittstellen und der Ausnahmen behandelt. Auch der Bereich der Verfügbarkeit und des Programmtests wird erörtert. Studien- /Prüfungsleistungen: Medienformen: Literatur: Teilprüfung Beamer K. Echtle, M. Goedicke: Lehrbuch der Programmierung, dpunkt-verlag H.P. Mössenböck: Sprechen Sie Java?, dpunkt-verlag Seite 4 von 22

5 Modul: Rechnerarchitektur und Rechnernetze Kürzel: FW-IP2 Untertitel: - Lehrveranstaltungen: Nr. Veranstaltung SWS 6 SWS insgesamt. 1 Rechnerarchitektur und Rechnernetze - Vorlesung 2 Rechnerarchitektur und Rechnernetze - Übung 2 4 Semester: 1 Modulverantwortliche(r): Prof. Dr. Thomas Rauber Sprache: Zuordnung zum Curriculum: Lehrform/SWS: Arbeitsaufwand: Angebotshäufigkeit: deutsch Angewandte Informatik (Bachelor) Lehramtsstudiengang Informatik (Staatsexamen) Lehramtsstudiengang (Bachelor of Education) Vorlesung 4 SWS, Übungen 2 SWS 96 Stunden Präsenz, 144 Stunden Eigenstudium mit Übungsblatt jedes Jahr - Wintersemester Leistungspunkte: 8 Vorausgesetzte Module: - Weitere Voraussetzungen: Lernziele/Kompetenzen: Inhalt: - Kenntnisse des Aufbaus von Rechnersystemen mit Speicher- und Prozessorganisation; Kenntnisse im Entwurf und Aufbau digitaler Schaltkreise; Kenntnisse Netzwerkaufbau und grundlegende Netzwerkprotokolle Leistungsbewertung von Rechnern und grundsätzlicher Rechneraufbau; Maschinensprachen als Schnittstelle zwischen Hardware und Software; Zahlendarstellungen und Rechnerarithmetik; Entwurf digitaler Schaltkreise, kombinatorische Schaltungen; Konstruktion von Speicherelementen, Speicherorganisation und Prozessorganisation, - Grundlagen und Leistungsbewertungen von Rechnernetzen; Schichtenprotokolle und Kommunikationsablauf; wichtige Seite 5 von 22

6 Modul: Rechnerarchitektur und Rechnernetze Protokolle von Verbindungsschicht, Netzwerkschicht und Protokollschicht Studien- /Prüfungsleistungen: Medienformen: Literatur: Teilprüfung Folien mit Beamer und Laptop, Übungsblätter mit Korrektur Patterson/Hennessy: Computer Organization & Design, Morgan Kaufmann, 3rd Edition, 2005; Hennessy/Patterson: Computer Architecture, 4th Edition, Morgan Kaufmann, 2007; Kurose/Ross: Computer Networking, Addison Wesley, 2005; Oberschelp/Vossen: Rechneraufbau und Rechnerstrukturen, Oldenbourg Verlag, 10. Auflage, 2006 Seite 6 von 22

7 Modul: Algorithmen und Datenstrukturen Kürzel: Untertitel: Lehrveranstaltungen: FW-IP3 Informatik II Nr. Veranstaltung SWS 6 SWS insgesamt. 1 Algorithmen und Datenstrukturen - Vorlesung 4 2 Algorithmen und Datenstrukturen - Übung 2 Semester: 2 Modulverantwortliche(r): Sprache: Zuordnung zum Curriculum: Lehrform/SWS: Arbeitsaufwand: Angebotshäufigkeit: Prof. Dr. Klaus Schittkowski deutsch Mathematik (Diplom) Angewandte Informatik (Bachelor) Physik (Diplom) Lehramtsstudiengang Informatik (Staatsexamen) Lehramtsstudiengang (Bachelor of Education) Wirtschaftsmathematik (Diplom) Technomathematik (Diplom) Vorlesung 4SWS Übung 2 SWS 10-12h/Woche jedes Jahr Leistungspunkte: 8 Vorausgesetzte Module: Weitere Voraussetzungen: Lernziele/Kompetenzen: Inhalt: Studien- - FW-IP1 - Konzepte der Programmierung Verständnis dynamischer Datenstrukturen, Einsatzmöglichkeiten von Kellern, Schlangen und Bäumen, Abwägung der Vor- und Nachteile von Such- und Sortierverfahren, Durchführung von Komplexitätsuntersuchungen Listen, Keller, Schlangen, Such- und Sortierverfahren, binäre Bäume, Suchbäume (AVL, Bayer), Graphen, Hash- Verfahren, Komplexität von Algorithmen, Algorithmentheorie Teilprüfung Seite 7 von 22

8 /Prüfungsleistungen: Modul: Algorithmen und Datenstrukturen Medienformen: Literatur: Tafel, PPT-Präsentation diverse Seite 8 von 22

9 Modul: Formale Sprachen und Compilerbau Kürzel: FW-IP5 Untertitel: - Lehrveranstaltungen: Nr. Veranstaltung SWS 6 SWS insgesamt. 1 Formale Sprachen und Compilerbau - Vorlesung 2 Formale Sprachen und Compilerbau - Übung 2 4 Semester: 2 Modulverantwortliche(r): Prof. Dr. Reinhard Laue Sprache: Zuordnung zum Curriculum: Lehrform/SWS: Arbeitsaufwand: Angebotshäufigkeit: deutsch Mathematik (Diplom) Angewandte Informatik (Bachelor) Physik (Diplom) Lehramtsstudiengang Informatik (Staatsexamen) Lehramtsstudiengang (Bachelor of Education) Vorlesung 4 SWS Übungen 2 SWS 96 Stunden Präsenz, 144 Stunden Eigenstudium jedes Jahr Leistungspunkte: 8 Vorausgesetzte Module: FW-IP1 - Konzepte der Programmierung Weitere Voraussetzungen: Lernziele/Kompetenzen: Inhalt: - Kenntnisse grundlegender Konzepte formaler Sprachen und der zugehörigen Automaten; Kenntnis des grundlegenden Aufbaus von Compilern; Kenntnis der Grundlagen lexikalischer und syntaktischer Analyse reguläre Sprachen und endliche Automaten; kontextfreie Sprachen mit Normalform und Abschlußeigenschaften und Kellerautomaten; Turingmaschinen und Grundlagen der Berechenbarkeit; prinzipieller Aufbau von Compilern; lexikalische und syntaktische Analyse mit top-down und bottom-up-verfahren Seite 9 von 22

10 Modul: Formale Sprachen und Compilerbau Studien- /Prüfungsleistungen: Medienformen: Literatur: Teilprüfung Folien mit Beamer und Laptop, Übungsblätter mit Korrektur Hopcroft / Motwani / Ullman: Introduction to Automata Theory, Languages and Computation, Addison Wesley, 2001; Schöning, U.: Theoretische Informatik kurzgefaßt, Spektrum, Akad. Verlag, 2001; Maurer, Wilhelm: Übersetzerbau, Springer, 1997 Seite 10 von 22

11 Modul: Datenbanken und Informationssysteme I Kürzel: FW-IP9 Untertitel: - Nr. Veranstaltung SWS 6 SWS insgesamt. Lehrveranstaltungen: 1 Datenbanken und Informationssysteme I - Vorlesung 4 2 Datenbanken und Informationssysteme I - Übung 2 Semester: 3 Modulverantwortliche(r): Prof. Dr. Stefan Jablonski Sprache: Zuordnung zum Curriculum: Lehrform/SWS: Arbeitsaufwand: Angebotshäufigkeit: deutsch Angewandte Informatik (Bachelor) Lehramtsstudiengang Informatik (Staatsexamen) Lehramtsstudiengang (Bachelor of Education) Vorlesung 4 SWS, Übungen 2 SWS Präsenz 6 Std., Eigenstudium je 4 Std. Vorlesung und Übung pro Woche zzgl. Klausurvorbereitung jedes Jahr Leistungspunkte: 8 Vorausgesetzte Module: Weitere Voraussetzungen: Lernziele/Kompetenzen: Inhalt: FW-IP1 - Konzepte der Programmierung FW-IP3 - Algorithmen und Datenstrukturen - Ziel ist die Vermittlung grundlegender Kenntnisse für den Entwurf von (relationalen) Datenbanken. Daneben sollen Grundkenntnisse bezüglich des Aufbaus und des Betriebs von Datenbanksystemen vermittelt werden. Ein kurzer Überblick über datenbankbasierte Informationssysteme rundet die Vorlesung ab. Über den Übungsbetrieb sollen die Studierenden den praktischen Umgang mit Datenbanken lernen. Entwurf von Datenbanksystemen: Aufbau konzeptioneller Schemata (Von Entity-Relationship-Diagrammen zu Relationen) Verwendung von Datenbanksystemen (SQL Seite 11 von 22

12 Modul: Datenbanken und Informationssysteme I als DB-Schnittstelle) Aufbau von Datenbanksystemen (Architektur) Aufbau von Informationssystemen (Arten von Informationssystemen) Studien- /Prüfungsleistungen: Medienformen: Literatur: Teilprüfung Beamer Elmasri, R.; Navathe, S.B.: Fundamentals of Database Systems. 3rd Edition, Addison-Wesley, 2000 Seite 12 von 22

13 Modul: Software-Engineering Kürzel: FW-IP10 Untertitel: - Lehrveranstaltungen: Nr. Veranstaltung SWS 6 SWS insgesamt. 1 Software-Engineering - Vorlesung 4 2 Software-Engineering - Übung 2 Semester: 4 Modulverantwortliche(r): Prof. Dr. Bernhard Westfechtel Sprache: Zuordnung zum Curriculum: Lehrform/SWS: Arbeitsaufwand: Angebotshäufigkeit: deutsch Angewandte Informatik (Bachelor) Lehramtsstudiengang Informatik (Staatsexamen) Lehramtsstudiengang (Bachelor of Education) Vorlesung 4 SWS, Übung 2 SWS Präsenz 6 Std., Eigenstudium je 4 Std. Vorlesung und Übung jedes Jahr - im Sommersemester Leistungspunkte: 8 Vorausgesetzte Module: Weitere Voraussetzungen: Lernziele/Kompetenzen: Inhalt: Studien- /Prüfungsleistungen: Medienformen: FW-IP1 - Konzepte der Programmierung - Die Studierenden sollen einen möglichst breiten Überblick über Sprachen, Methoden und Werkzeuge für das Software Engineering erhalten und deren Anwendung an kleineren Beispielen üben. Es wird ein Überblick über Methoden zur systematischen und ingenieurmäßigen Entwicklung großer Softwaresysteme vermittelt. Dieser umfasst: Requirements Engineering, Programmieren im Großen, objektorientierte Modellierung, Qualitätssicherung, Projektmanagement, Softwarekonfigurationsverwaltung, Prozessmodelle, formale Spezifikation. Teilprüfung Beamer Seite 13 von 22

14 Modul: Software-Engineering Literatur: Helmut Balzert: Lehrbuch der Softwaretechnik - Softwareent-wicklung, Spektrum-Verlag, 2001 Helmut Balzert: Lehrbuch der Softwaretechnik - Software- Management, Software-Qualitätssicherung, Unternehmens-modellierung, Spektrum-Verlag, 1998 Ian Sommerville: Software Engineering, Addison-Wesley Verlag, 2004 Seite 14 von 22

15 Modul: Programmierpraktikum Kürzel: FW-IP12 Untertitel: - Nr. Veranstaltung SWS Lehrveranstaltungen: 4 SWS insgesamt. 1 Programmier-Praktikum Praktikum 3 Semester: 4 Modulverantwortliche(r): Prof. Dr. Thomas Rauber Dozent(in): Sprache: Zuordnung zum Curriculum: Lehrform/SWS: Arbeitsaufwand: Angebotshäufigkeit: Prof. Dr. Thomas Rauber deutsch Lehramtsstudiengang Informatik (Staatsexamen) Lehramtsstudiengang (Bachelor of Education) Praktikum 3 SWS vergleiche andere Modulbeschreibungen keine Angabe Leistungspunkte: 4 Vorausgesetzte Module: - Weitere Voraussetzungen: Lernziele/Kompetenzen: Inhalt: Studien- /Prüfungsleistungen: Medienformen: - Vermittlung grundlegender Programmiertechniken; Einführung in die funktionale Programmierung; Einführung in die Programmierung mit Skriptsprachen grundlegende Programmiertechniken wie Iteration, Rekursion, Teile-und-Herrsche; dynamisches Programmieren; Realisierung von Softwareprojekten in kleinen Gruppen; Grundkenntnisse funktionales Programmieren am Beispiel von Haskell; Grundkenntnisse von Skriptsprachen am Beispiel von Perl erfolgreiche Bearbeitung von Übungsaufgaben Folien, Programme Literatur: Seite 15 von 22

16 Modul: Software-Praktikum Kürzel: FW-IP6 Untertitel: - Nr. Veranstaltung SWS Lehrveranstaltungen: 4 SWS insgesamt. 1 Software-Praktikum - Praktikum 4 Semester: 5 Modulverantwortliche(r): Sprache: Zuordnung zum Curriculum: Lehrform/SWS: Arbeitsaufwand: Angebotshäufigkeit: Professoren der Angewandten Informatik deutsch Angewandte Informatik (Bachelor) Lehramtsstudiengang Informatik (Staatsexamen) Lehramtsstudiengang (Bachelor of Education) Software-Praktikum 4 SWS 180 h, 60 h Präsenz im Praktikum, 60 h Vorbereitung des Praktikums, 60 h Aufbereitung und Vorbereitung des Praktikuminhalts jedes Jahr Leistungspunkte: 6 Vorausgesetzte Module: Weitere Voraussetzungen: Lernziele/Kompetenzen: Inhalt: Studien- /Prüfungsleistungen: Medienformen: FW-IP1 - Konzepte der Programmierung FW-IP3 - Algorithmen und Datenstrukturen - Die Studierenden sollen in der Lage sein, kleine bis mittelgroße Softwaresysteme in eigenständiger Weise konzipieren und umsetzen zu können. Vorstellung einer Problemstellung; Analyse des Problembereichs; Konzeption eines Lösungskonzepts; Implementierung einer Lösung; Präsentation des Lösungswegs Teilprüfung Beamer-Präsentation der Aufgabenstellung und der Lösungskonzepte Seite 16 von 22

17 Modul: Software-Praktikum Literatur: je nach Praktikumsbereich (u.a. Betriebssysteme, eingebettete Systeme, parallele Rechnerarchitekturen, Datenbanksysteme, Multimedia) Seite 17 von 22

18 Modul: Informatik Lehren und Lernen I Modulcode Bereich Modulkoordination UFRB-I1 Didaktik der Informatik Lehrstuhl für Mathematik und ihre Didaktik Didaktik der Informatik Veranstaltungen Grundvorlesung: Informatik Lehren und Lernen (3 LP, 2 SWS) Fachdidaktisches Seminar (2 LP, 2 SWS) Lernziele Lehren und Lernen im Fach Informatik Denkweisen und Arbeitsmethoden der Informatik Konzeption und Gestaltung von Informatikunterricht Lerninhalte Die Grundvorlesung behandelt Themen wie: Informatische Bildung, Unterrichtsplanung und -gestaltung, Unterrichtsmethodik, eigenverantwortliches und eigenständiges Lernen, Einsatz von Informatiksystemen, Analyse und Bewertung von Lehr- und Lernprozessen im Unterricht Semester 3 4 Im fachdidaktischen Seminar werden die in der Grundvorlesung Informatik Lehren und Lernen (UFRB-I1) vermittelten Kenntnisse an Inhalten der Schulinformatik konkretisiert und vertieft. Insbesondere wird auch auf den Einsatz von Informatiksystemen im unterrichtlichen Kontext eingegangen. Voraussetzungen Grundvorlesung Informatik Lehren und Lernen : keine Fachdidaktisches Seminar: erfolgreicher Besuch der Grundvorlesung Informatik Lehren und Lernen Leistungsnachweis Studierenden-Workload Modulprüfung: mündliche Prüfung (Dauer min) oder Klausur (Dauer min) über beide Veranstaltungen Vorlesungen: 90 Std. (einschl. aktive Teilnahme, Vor- und Nachbereitung, Modulprüfung) Fachdidaktisches Seminar: 60 Std. (einschl. aktive Teilnahme, Vortrag bzw. Seminararbeit, Vor- und Nachbereitung, Modulprüfung) insgesamt: 150 Std. Seite 18 von 22

19 Modul: Informatik Lehren und Lernen I ECTS-Punkte Angebotshäufigkeit Verknüpfung mit anderen Modulen Verwendbarkeit 5 LP jährlich Grundlage für die Module UFRB-I2 und UFRB-I3 Pflichtmodul für Lehramt an Realschulen und Beruflichen Schulen Seite 19 von 22

20 Modul: Informatik Lehren und Lernen II Modulcode Bereich Modulkoordination UFRB-I2 Didaktik der Informatik Lehrstuhl für Mathematik und ihre Didaktik Didaktik der Informatik Veranstaltungen Eine Wahlpflichtvorlesung (3 LP, 2 SWS) aus: Problemlösen im Informatikunterricht Objektorientierte Konzepte im Informatikunterricht Modellierung, Algorithmen und Programmierung im Informatikunterricht Tabellenkalkulation und Datenbanksysteme im Informatikunterricht Netzwerke und Kommunikationssysteme in der Schule Elementare Algorithmen im Unterricht Webtechnologien in der Schule Aktuelle Themen des Informatikunterrichts Kompaktkurs (1 LP, 1 SWS) je nach Schulart Informatik an Realschulen Informatik an beruflichen Schulen Lernziele Lehren und Lernen im Fach Informatik Denkweisen und Arbeitsmethoden der Informatik Konzeption und Gestaltung von Informatikunterricht Schulartspezifische Inhalte und Methoden des Informatikunterrichts Lerninhalte Semester 5-6 In der Wahlpflichtvorlesung werden grundlegende Methoden der Informatik, Techniken und Hilfsmittel zur Vermittlung informatischer Inhalte anhand geeigneter Praxisfelder des Informatikunterrichts behandelt und dabei die bisher erworbenen Kenntnisse und Fähigkeiten vertieft. Der Kompaktkurs vermittelt den Studierenden spezifisches theoretisches und praktisches Wissen über den Informatikunterricht an der jeweiligen Schulart. Voraussetzungen Leistungsnachweis Studierenden-Workload Modul UFRB-I1 Modulprüfung: mündliche Prüfung (Dauer min) oder Klausur (Dauer min) über beide Veranstaltungen Vorlesungen: 90 Std. (einschl. aktive Teilnahme, Vor- und Nachbereitung, Modulprüfung) Kompaktkurs: 30 Std. (einschl. aktive Teilnahme, Seite 20 von 22

21 Modul: Informatik Lehren und Lernen II Vor- und Nachbereitung, Modulprüfung) insgesamt: 120 Std. ECTS-Punkte Angebotshäufigkeit 4 LP jährlich Verknüpfung mit anderen Modulen Verwendbarkeit Pflichtmodul für Lehramt an Realschulen und Beruflichen Schulen Seite 21 von 22

22 Modul: Informatik Lehren und Lernen III Modulcode Bereich Modulkoordination UFRB-I3 Didaktik der Informatik Lehrstuhl für Mathematik und ihre Didaktik Didaktik der Informatik Veranstaltungen Praktikum zur Anwendung von Informatiksystemen aus fachdidaktischer Sicht (3 LP, 2 SWS) Kompaktseminar (1 LP, 1 SWS): Planen und Gestalten von Unterrichtseinheiten im Fach Informatik Lernziele Entwicklung didaktischer Kompetenz bei der Planung von Informatikunterricht Einblick in Möglichkeiten der Evaluation von Lehr- und Lernprozessen im Informatikunterricht Einsatz und Anwendung von Informatiksystemen im Unterricht Lerninhalte Vor- und Nachbereitung von Unterrichtseinheiten zu ausgewählten Inhalten des Informatikunterrichts Aspekte des Lehrens und Lernens im Informatikunterricht Möglichkeiten des Einsatzes von Informatiksystemen im Unterricht z. B. geeignete Softwaresysteme, Robotersysteme, usw. Semester 4-6 Voraussetzungen Leistungsnachweis Studierenden-Workload UFRB-I1 Modulprüfung: keine (unbenotet) Praktikum: 90 Std. (einschl. Präsentation) Kompaktseminar: 30 Std. (einschl. aktive Teilnahme, Vor- und Nachbereitung) insgesamt: 120 Std. ECTS-Punkte Angebotshäufigkeit Verknüpfung mit anderen Modulen Verwendbarkeit 4 LP jährlich --- Pflichtmodul für Lehramt an Realschulen und Beruflichen Schulen Seite 22 von 22