Graf-Engelbert-Schule

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1 Graf-Engelbert-Schule Sekundarstufe II Informatik Schulinterner Lehrplan Beschluss der Fachkonferenz vom

2 Schulinterner Lehrplan Fach Informatik Vorbemerkungen An der Graf-Engelbert-Schule wird das Fach Informatik in der Sekundarstufe II ausschließlich als Grundkurs unterrichtet. Deshalb hat die Fachkonferenz auch nur für diesen Kurstyp einen schulinternen Lehrplan entwickelt. Bezug zu den Richtlinien und Lehrplänen Der Informatikunterricht in der Sekundarstufe II folgt dem objektorientierten Ansatz (vgl. Sequenz objektorientiert allgemein, Richtlinien und Lehrpläne Sekundarstufe II). Die Auswahl der Schwerpunkte orientiert sich an den jeweiligen Vorgaben des Zentralabiturs NRW ( Die Materialien zu den zentralen Abiturprüfungen ab 2012 Java bzw. die Materialien zu den zentralen Abiturprüfungen - objektorientierter Ansatz Java und die Operatorenübersicht ( sind Bestandteil des schulinternen Lehrplans. Der schulinterne Lehrplan muss sich nach den Richtlinien und Lehrplänen von 1999 orientieren. Da diese nicht kompetenzorientiert angelegt sind, wird eine kompetenzorientierte Fassung des schulinternen Lehrplanes erst mit einer Neufassung der amtlichen Richtlinien möglich. Didaktische Entscheidungen Da im Wahlpflichtbereich II das Fach Informatik bereits vertreten ist und mit Delphi eine ereignisorientierte Programmierumgebung mit der Programmiersprache Object Pascal eingesetzt wird, hat sich die Fachkonferenz für den Einsatz der Programmiersprache Java in der Programmierumgebung BlueJ bzw. mit dem Java-Editor (von K. Röhner) ausgesprochen. Java wird durchgehend in der Sekundarstufe II benutzt. Die Materialien zur Implementierung (s.o.) sind entsprechend im Unterricht zu verwenden. Im Folgenden werden die Fachinhalte für die Einführungsphase und die Qualifikationsphasen in tabellarischer Form angegeben. Die Fachkonferenz arbeitet an Ergänzungen zu Kontextbezügen und fachspezifischen und fachübergreifenden Kompetenzen. Einführungsphase Im Mittelpunkt steht das Kennenlernen von Fachinhalten und informatikspezifischen Methoden an Beispielen, die an Erfahrungen und Vorkenntnissen der Schülerinnen und Schüler anknüpfen. Bei den Fachinhalten liegt das besondere Augenmerk zunächst auf dem Modellieren und Konstruieren, wobei mehrere Informatikmodelle aus unterschiedlichen Bereichen unter Nutzung einer Programmiersprache /- Umgebung von der Problerneingrenzung über die Daten- und Algorithmenabstraktion bis zur Realisierung auf dem Computer entwickelt werden. Anteile aus dem Feld Analysieren und Bewerten werden in der Jahrgangsstufe 11 nur eingeschränkt vermittelt. Bei den Unterrichtsmethoden sollen vermittelnde und informierende Phasen ergänzt werden durch Phasen mit starker Eigentätigkeit: Computergerechte Lösungsvorschlage werden in Gruppen erarbeitet und die zugehörigen Programmentwürfe werden von den Schülerinnen und Schülern selbst implementiert. Die Anwendungsbeispiele sollen Realitätsbezug haben und an Gegenstande der öffentlichen Aufmerksamkeit anknüpfen. (Richtlinien Informatik NRW, S. 24) Grundlage für die Einführungsphase ist das Konzept Stifte und Mäuse, dessen Materialien im Zuge einer Lehrerfortbildung entwickelt und für den Unterricht aufbereitet worden ist. Die Materialien können vom Landesbildungsserver NRW bezogen werden. Weiterhin steht dem Kurs das Unterrichtswerk Informatik mit Java (Berard Schriek, Nili- Verlag, Werl) zur Verfügung.

3 Fachinhalte Einführungsphase Kennenlernen der Entwicklungsumgebung BlueJ Installation und Implementation der Klassenbibliothek SuM Objektorientierter Ansatz am Beispiel einfacher, vorgegebener Klassen Direkte Benutzung der Objekte von vorgegebenen Klassen Klassendiagramme Aufbau eines SuM-Programms Objekte, Klassen, Instanzen, Attribute, Konstruktoren, Methoden. Einsatz der Modellierungssprache UML Kontrollstrukturen I (einseitige und zweiseitige Bedingung) Anwendung auf geometrische Figuren Kontrollstrukturen II (Schleifen mit Eintritts- und Austrittsbedingung, Zählschleifen) Zusammengesetzte Bedingungen Eigene Klassen Hat-, kennt, ist-beziehungen; Beziehungsdiagramme Dokumentation von Klassen 7 Unterklassen - Vererbung 8 Abstrakte Klassen Polymorphismus 9 Verkettung von Objekten Einführung rekursiver Strukturen 10 Arrays als besondere Datenstruktur Die oben aufgelisteten Fachinhalte stellen keinen zeitlich Ablauf dar. Sie lassen sich in unterschiedlicher Weise in den Kontexten Pfeil und Zielscheibe und Lok und Wagen realisieren.. Die weiteren Fachinhalte sollten je nach Zeitressourcen sukzessiv und in angemessener Weise eingeführt werden. 11 Ereignissteuerung in Java und graphische Benutzeroberfläche (GUI), Graphische Elemente in Java

4 Weitere Kontexte: Modellierung eines Taschenrechners und/oder. Minesweeper Der Einsatz der LEGO-NXT-Bausteine mit einer vorgegebenen Klassenbibliothek sollte bei der Einführung eigener Klassen geplant werden. Qualifikationsphase Q1 In der Qualifikationsphase Q1kann ein Wechsel der Entwicklungsumgebung (BlueJ Java Editor) vorgenommen werden. Eine Einführung in die Programmierung von Java-Applets hat sich als sehr motivierend erwiesen. Fachinhalte Qualifikationsphase Q Rekursive Algorithmen Türme von Hanoi - Fakultät, Fibonacci-Zahlen Graphik: Fraktale (Kochkurve, Sträucher, Gräser) Lineare Strukturen I Schlangen und Listen Simulation von Warteschlangen Verkettung - Doppelverkettung Elementare Dienste für Strukturen (Ein-, Anfügen, Löschen) Anzeigen von Schlangen und Listen Rekursive Programmstrukturen Lineare Strukturen II Stapel LIFO-Prinzip Stapeloperationen Projekt: Termverarbeitung UPN Binäre Bäume Morsecodierung Huffmannbaum und code Sortierverfahren Bubblesort Quicksort Maximumsuche - Sortieren durch direktes Einfügen Effizienz von Sortierverfahren Binäres Suchen Suchbäume Hashverfahren Tiefensuche Backtracking-Algorithmen Dameproblem Springertour Aufbau und Funktionsweise eines Computers Von-Neumann-Rechner Codierung Maschinennaher Code

5 Qualifikationsphase Q2 Fachinhalte Qualifikationsphase Q2 1 Netzwerkprogrammierung OSI-Schichtenmodell DNS Lokale Netze Netzwerkprogrammierung Client-Server-Modell Zentralabitur-Klassen: Connection, Client, Server -Client Arbeiten und Spielen im Netz Malen im Netz Spiel Fuchsjagd Dialogorientierte Programme Chat-Software Visualisieren der Kommunikation zwischen Client und Server SQL-Datenbanken I Modellieren kontextbezogener Problemstellungen mit Entity- Relationship-Modell, ER-Diagramme MySQL-Client SQL-Anweisungen Arbeiten mit mehreren Tabellen Relationenalgebra SQL-Datenbanken II Inkonsistenzen Normalisierung Java und MySQL Projekt: HTML, PHP und MySQL 6 Kryptographie Verschlüsselungsverfahren: Cäsar und Vigenére RSA-Verschlüsselung Schlüsselerzeugung mit großen Zahlen 7 Endliche Automaten und formale Sprachen Modellieren kontextbezogener Problemstellungen als deterministische endliche Automaten Normalisierung: Überführung in die erste, zweite und dritte Normalform Reguläre Ausdrücke - Reguläre Sprachen und Grammatiken 8 Scanner und Parser Lexikalische Analyse Syntaxdiagramme

6 Projektarbeit In allen Jahrgangsstufen sollte schrittweise die Projektarbeit und das Arbeiten im Team unter Beachtung der Schnittstellendefinitionen und der Dokumentationen eingeübt werden. Der Einsatz einer Projektplanungssoftware sollte erwogen werden. Die Wahl der Projektthemen sollte sich nach den Interessen der Kursteilnehmer richten. Kriterien zur Bewertung der Projekt- und Teamarbeit müssen im Unterricht transparent gemacht werden (s. Leistungsbewertung).