Gymnasium Athenaeum Schulcurriculum Informatik Qualifikationsphase Stand:

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1 Bemerkungen zum Schulcurriculum für das Fach Informatik in der Qualifikationsphase 1. Informatik ist ein reguläres Unterrichtsfach im sogenannten Wahlbereich. Das Fach Informatik gehört neben Mathematik und den drei Naturwissenschaften zu den Fächern des mathematisch-naturwissenschaftlich-technischen Aufgabenfeldes (C). 2. Schülerinnen und Schüler, die Informatik in der Qualifikationsphase belegen wollen, müssen in der Einführungsphase wenigstens ein Halbjahr lang einen zweistündigen Kurs in Informatik belegt haben. Informatik kann als Prüfungsfach (P4 oder P5) im Abitur gewählt werden. Voraussetzung für die Wahl als Prüfungsfach ist die erfolgreiche Teilnahme am Informatikunterricht in der Einführungsphase (Klasse 10). Unabhängig davon können Informatikkurse in die Gesamtqualifikation für das Abitur eingebracht werden. 3. Die Schülerinnen und Schüler verwenden für die Implementierung die textbasierte Programmiersprache Java. Ein Lehrbuch ist für das Fach nicht eingeführt. 4. In der Qualifikationsphase wird das Fach Informatik auf grundlegendem Niveau mit jeweils 4 Semesterwochenstunden unterrichtet. Ausgehend von 80 zur Verfügung stehenden Unterrichtsstunden pro Semester ist die jeweils angegebene Zahl von Unterrichtsstunden für die einzelnen Module als grobe Orientierungshilfe zu verstehen. 5. Bis voraussichtlich im Jahr 2017 ein Kerncurriculum für die gymnasiale Oberstufe in Kraft tritt, legen die Rahmenrichtlinien für das Gymnasium gymnasiale Oberstufe, herausgegeben 1993 vom Niedersächsischen Kultusministerium (Schroedel Verlag, ISBN: ) und die einheitlichen Prüfungsanforderungen ( die Inhalte des Informatikunterrichts in der Oberstufe fest. Da diese relativ offen formuliert sind, werden die Inhalte für Prüfungskurse durch jährlich erscheinende thematische Schwerpunkte für das Zentralabitur konkretisiert ( Der Fachbereich Informatik muss bis zum Ende des Schuljahres 2017/2018 aus dem neuen Kerncurriculum für die gymnasiale Oberstufe ein Schulcurriculum für die Einführungs- und die Qualifikationsphase entwickeln.

2 6. Reihenfolge der thematischen Schwerpunkte, die in Vorbereitung auf das Zentralabitur verpflichtend unterrichtet werden müssen: Die für das Zentralabitur vorgegebenen beiden ersten Thematischen Schwerpunkte sind im ersten Schuljahrgang der Qualifikationsphase zu unterrichten. Der Thematische Schwerpunkt 3 ist anschließend zu unterrichten. Er wird für den jeweils nachfolgenden Abiturjahrgang als Thematischer Schwerpunkt 1 übernommen. In allen Semestern und speziell im 4. Semester sollen weitere inhaltliche Aspekte aus den verschiedenen Modulen unterrichtet werden, die entsprechend dem Bildungsbeitrag ein umfassendes Bild der Informatik beschreiben. Planungsübersicht der Jahrgänge bis zum Abitur 2019: 1. Semester 2. Semester 3. Semester Abitur 2017 Funktionsprinzipien von Hard- und Softwaresystemen - endliche Automaten - reguläre Sprachen Werkzeuge und Methoden der Informatik - Algorithmen (auch rekursive) - objektorientierte Modellierung Anwendung von Hard- und Softwaresystemen sowie deren gesellschaftliche Auswirkungen - ER-Modelle und SQL - Datenschutz und Urheberrecht Abitur 2018 Anwendung von Hard- und Softwaresystemen sowie deren gesellschaftliche Auswirkungen - ER-Modelle und SQL - Datenschutz und Urheberrecht Werkzeuge und Methoden der Informatik - Algorithmen (auch rekursive) - objektorientierte Modellierung Funktionsprinzipien von Hard- und Softwaresystemen - Schaltnetze - endliche Automaten mit und ohne Ausgabe Abitur 2019 Funktionsprinzipien von Hard- und Softwaresystemen - Schaltnetze - endliche Automaten mit und ohne Ausgabe Werkzeuge und Methoden der Informatik - Algorithmen (auch rekursive) - objektorientierte Modellierung Anwendung von Hard- und Softwaresystemen sowie deren gesellschaftliche Auswirkungen - Chiffrieren und Codieren - Datenschutz und Datensicherheit

3 Schwerpunkt Werkzeuge und Methoden der Informatik Modul Algorithmen 50 - Darstellungsformen - rekursive Algorithmen - Sortieralgorithmen - strukturierte Datentypen (u.a. ein- und zweidimensionale Reihungen) - erstellen Algorithmen in schriftlich verbalisierter Form und als Struktogramm. - analysieren, vervollständigen, präzisieren und korrigieren Algorithmen. - implementieren Algorithmen in Java. Darstellungsformen: - Programmablaufplan, Struktogramm - Tracetabelle - PAP-Designer, Struktogrammeditor - Scratch, Processing, Java-Editor Modul Objektorientierte Modellierung 30 - Klassen-, Zustands- und ablaufdiagramme - Vererbung und Assoziation - ADTs: Schlange, Stapel und Dynamische Reihung - erstellen und nutzen verschiedene Typen von Diagrammen der objektorientierten Programmierung. - implementieren Algorithmen in Java unter Verwendung vorgegebener Klassen.. - BYOB, Processing, Java-Editor - yed

4 Lernfeld Funktionsprinzipien von Hard- und Softwaresystemen Modul Automaten 25 Endliche Automaten - deterministischen und nichtdeterministischen Automaten, - Mealy-Automaten, - Zustandsgraphen. Modul Formale Sprachen - analysieren und erzeugen endliche Automaten. - entwickeln, analysieren und erweitern den Zustandsgraphen für ein gegebenes Problem. - atocc, yed Erweiterung: - Kellerautomaten - Turingmaschinen 25 Reguläre Sprachen - Grammatiken, - Syntaxdiagramme, - Syntaxbäume. - analysieren eine gegebene Sprache. - entwickeln eine Sprache für ein gegebenes Problem. - setzen eine Zustandsgraphen in eine Grammatik um und umgekehrt. Erweiterung: Kontextfreie Sprachen Modul Schaltnetze 25 - grundlegende Logikbausteine, - Schaltwerttabelle, Schaltterme, Gatterdarstellung, - Parallleladdierer, Halbaddierer, Volladdierer, Multiplexer, - KV-Diagramme, ablaufdiagramme - entwerfen und implementieren Schaltnetze. - stellen ihre Lösungsansätze mithilfe von Schaltwerttabellen, Logikgleichungen und Schaltbildern dar. - untersuchen, testen und vereinfachen vorgegebene Schaltnetze systematisch. - Digitalsimulator - Schülerübungssatz mit digitalen Logikbausteine unter Verwendung des Arduino als unterstützendes Informatiksystems Ergänzungen: Schaltwerke

5 Lernfeld Anwendung von Hard- und Softwaresystemen sowie deren gesellschaftliche Auswirkungen Modul Datenbanken 20 Grundbegriffe relationaler Datenbanken - ER-Modell - relationales Datenbankschema - Normalformen - Einfüge-, Lösch- und Änderungsanomalien - Kardinalitäten: 1-1, 1-n, n-m - einfacher Abfragen und Verbundabfragen in SQL Modul Chiffrieren 20 - entwickeln ein ER-Modell für ein vorgegebenes Modell. - analysieren und erweitern ein vorgegebenes ER-Modell bezüglich eines Anwendungsfalls. - analysieren eine Tabellenstruktur bezüglich der ersten drei Normalformen. - setzen ein ER-Modell in ein relationales Datenbankschema um. - entwickeln ein relationales Datenbankschema unter Berücksichtigung der ersten drei Normalformen. - beschreiben und entwerfen einfache SQL-Abfragen zur Datenbankauswertung. - yed, - Turing-Kara, - AtoCC, Kryptografische Verfahren: - Transposition und Substitution - mono- und polyalphabetische Verfahren (u.a. Skytale, Caesar, Vigenère) - symmetrische und asymmetrische Verfahren - beschreiben das Prinzip eines vorgegebenen Verfahrens zur Verschlüsselung von Daten. - implementieren vorgegebene monoalphabetische Verfahren. - beurteilen die Sicherheit eines gegebenen Verfahrens. Ergänzung: - Einsatz von asymmetrischen Verfahren zur Authentifikation - Prinzip von digitalen Signaturen und Zertifikaten Kryptoanalyse symmetrischer Verfahren: - u. a. Häufigkeitsanalyse und Kasiskitest - erläutern das Prinzip einer Häufigkeitsanalyse.

6 Modul Codieren 20 komprimierende Codes (ohne Implementierung) - Lauflängencodierung - Huffman-Codierung - wenden ein gegebenes Codierungsverfahren an. - analysieren ein gegebenes Codierungsverfahren. Ergänzung: fehlererkennende und fehlerkorrigierende Codes (u.a. Paritätsbit, (7,4)-Hamming- Code) Modul Datenschutz und Datensicherheit 15 - informationelle Selbstbestimmung - Datenschutzrichtlinien - erläutern grundlegende Begriffe im Kontext der informationellen Selbstbestimmung. - diskutieren rechtlicher Aspekte bei der Speicherung, Auswertung und Veröffentlichung von Daten - diskutieren die Chancen und Risiken der automatisierten Datenanalyse