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1 Kontrollfragen eof() Lerninhalte Willi Ü111 Ü011 Ü001 10pt grau 10pt Rahmen 10pt Bullets 10pt Bullets Rahmen 10pt mono 10pt mono Rahmen 10PT ZWISCHENÜBERSCHRIFT 10 pt Beispiel 10pt grau rechts 10 pt Beispiel Übersetzung 08pt 08pt blau 08pt 08pt mono schwarz (Tabelle) 08pt mono gelb(tabelle) 08pt x Dokuinfo 10pt mono schwarz(tabelle) 10pt mono gelb(tabelle) Fußnote Kopfzeile Fußzeile 10pt Bemerkung INF Informatik 01 Übersicht und Voraussetzungen 02 Informationstechnische Grundausbildung (JgSt. 05) 03 Wahlpflichtunterricht (JgSt. 08 und 09) 04 Kursunterricht der Einführungsphase (JgSt. EF) 05 Grund- und Leistungskurse der Qualifizierungsphase (JgSt. Q1 und Q2) 06 Weitere Angebote

2 01 Übersicht und Voraussetzungen Computer und EDV begegnen uns in nahezu allen privaten und beruflichen Umgebungen. Wir können absehen, dass immer mehr Anwendungsbereiche immer intensiver mit diesen Werkzeugen erschlossen werden. Es sieht so aus, als nähme die Geschwindigkeit dieser Entwicklung immer weiter zu. Deshalb wollen wir unseren SchülerInnen in den Informatikkursen grundlegende Fertigkeiten vermitteln sowie über Zusammenhänge und Hintergründe informieren, sodass sie in die Lage versetzt werden, an der informatorischen Entwicklung teilzunehmen und die Dinge für sich selbst zu nutzen. Weil die Informatik nahezu alle Lebensbereiche durchdringt, versteht es sich wohl von selbst, dass sich unser Informatikangebot nicht allein an kommende InformatikerInnen richtet, sondern breitgefächert Werkzeuge und Methoden kennenlernen, anwenden und weiter entwickeln lässt. Wir unterrichten das Fach Informatik in der Jahrgangsstufe 5 (Informationstechnische Grundausbildung), in den Jahrgangsstufen 8 und 9 im Rahmen des Wahlpflichtunterrichtes sowie in der gesamten Oberstufe. Über die Schwerpunkte des Unterrichtes in den Stufen berichten wir in den Abschnitten 02 bis 05. Voraussetzungen für die erfolgreiche Teilnahme am Informatikunterricht sind: Ein PC am häuslichen Arbeitsplatz zur Mitbenutzung mit Internetzugang, einem Windows-Betriebssystem ab Windows XP bzw. dessen Emulation unter einem anderen Betriebssystem 1, installiertem OpenOffice ab Version 3.0 2, einem.pdf-leseprogramm 3, einem Wiedergabeprogramm für Bilder, Sounds und Videos 4 sowie ab der Jahrgangsstufe EF der Programmiersprache Delphi 5. Ein Speichermedium mit USB-Anschluss (z.b. ein USB-Stick) 6 Die Bereitschaft, mit 10 Fingern schreiben zu lernen 7. 1 Wer z.b. ein Linux oder Apple-Betriebssystem einsetzt, kann entsprechende Emulationsprogramme einsetzen, über deren grundsätzliche Eignung der Händler des Vertrauens Auskunft erteilt. 2 OpenOffice ist kostenfrei im Internet erhältlich [ Darüber hinaus steht eine aktuelle Version im pädagogischen Netz zur Verfügung. 3 Neben der wohl bekanntesten Version von Adobe (Acrobat Reader) stehen viele weitere Programme kostenfrei im Internet zur Verfügung, mit denen sich.pdf-dateien anzeigen lassen. 4 Auch hier gibt es etliche Programme, die kostenlos im Internet angeboten werden. Auf den Computern im Schulnetz ist IrfanView installiert, mit dem sich diese Mediendateien öffnen lassen. 5 Unsere Schule hat eine Campus-Lizenz erworben, die Installation und Einsatz auch im häuslichen Bereich der SchülerInnen zum nichtkommerziellen Einsatz erlaubt. Die für die Installation im häuslichen Bereich notwendigen Installationsdateien stehen zur Kopie im pädagogischen Netz der Schule zur Verfügung. 6 Aktuell sollte es ein Medium mit einer Kapazität über 2 GByte sein 7 Hierzu gibt es kostenlose Übungsprogramme im Internet. In der Schule können wir aus zeitlichen Gründen nicht das 10-Fingerscheiben selbst einüben. Wer sich die Fertigkeiten nicht selbst beibringen möchte, sei an Stenographenvereine, Volkshochschule und ähnliche Einrichtungen verwiesen. Damit das Arbeiten mit dem Computer nachhaltig Erfolge und Spaß vermittelt, sind gut 100 Anschläge pro Minute fast schon eine Voraussetzung.

3 02 Informationstechnische Grundausbildung in der Jahrgangsstufe 5 Im ersten Gymnasialjahr machen wir unsere SchülerInnen allgemein mit der Bedienung eines Computers mit dem Windows-Betriebssystem und speziell mit dem Arbeiten an den Maschinen unseres Schulnetzwerkes bekannt. Zunächst steht der Windows-Explorer im Mittelpunkt: Die Struktur aus Laufwerken, Ordnern, Unterordnern und Dateien, wie man sie anlegt, verschiebt, kopiert und löscht. SchülerInnen erkennen die Vorteile einer transparenten Struktur und lernen sie anzuwenden. So entsteht ein System, das in der Schule, am häuslichen PC, im Internet und auf mobilen Datenträgern identisch ist. Automatisch wird dieses System zur Zusammenarbeit genutzt, die wir in besonderer Weise fördern und bei dem wir uns bemühen, die diesbezüglichen Fähigkeiten der SchülerInnen auch fächerübergreifend auszubauen. Schwerpunkte auf der Anwendungsseite sind das Arbeiten mit Textverarbeitung und Internet. Wir zeigen, wie sich Informationen aus dem Internet mit eigenen Arbeiten verbinden lassen, wie man ganze Texte und Teile daraus gemeinsam nutzt oder weiterentwickelt und üben neben diesen Fertigkeiten immer wieder das gemeinsame Arbeiten. Neben der Textverarbeitung lernen unsere SchülerInnen, Präsentationen zu erstellen und die Funktionen der Tabellenkalkulation anzuwenden, die zu den aktuellen Kenntnissen in der Mathematik passen. Unser Bestreben, die Zusammenarbeit weiter zu fördern, unterstützen wir durch unsere Arbeit mit dem Lo- Net. Hier informieren wir über die privaten und schulischen Funktionen und regen an, die Fertigkeiten weiter auszubauen. Auch hier stehen der Austausch von Informationen, das Zu-, Weiter- und Miteinander-Arbeiten im Mittelpunkt und wir bemühen uns, den Einsatz des LoNets auch in anderen Fächern zu fördern. Wir legen Wert darauf, dass unsere SchülerInnen lernen, mit zehn Fingern zu schreiben und unterstützen sie darin nach Kräften. Als Programm setzen wir OpenOffice ein, um Eltern nicht weiter finanziell zu belasten. OpenOffice steht im Internet frei zur Verfügung; darüber hinaus stellen wir die in der Schule verwendeten Installationsdateien zur Verfügung. Wird dieses Paket im häuslichen Bereich eingesetzt, lassen sich auch kleinere Unterschiede in der Bedienung vermeiden. Zu diesem Paket gehört auch eine Anleitung zur sicheren und bequemen Installation.

4 03 Wahlpflichtunterricht in den Jahrgangsstufen 8 und 9 Während der IT-Unterricht in der Jahrgangsstufe 5 allen SchülerInnen zu Gute kommt, gehört der weitere Informatik-Unterricht zum Differenzierungsbereich und ist somit -ebenso wie der Oberstufenunterricht- in Grenzen wahlfrei. In der JgSt. 8 behandeln wir hauptsächlich das Thema Office, das wir aber auch in der JgSt. 9 immer wieder aufgreifen, wenn wir z.b. neuen mathematischen Stoff mit Methoden der Tabellenkalkulation lösen können oder wenn Referate anstehen, die mit Präsentationen oder ansprechenden Übersichten abwechslungsreich gestaltet werden können. Hauptthemen der JgSt. 9 sind jedoch Grundlagen der Informatik und Skripte. Jahrgangsstufe 8 Einen ersten Schwerpunkt legen wir auf Textverarbeitung und Tabellenkalkulation. Wir wiederholen Grundlagen und lehren, weitere Funktionen stilsicher anzuwenden. Wir greifen gezielt Inhalte, Methoden und Aufgaben anderer Fächer auf und setzen unsere Schülerinnen in die Lage, die erworbenen Kenntnisse und Fähigkeiten praktisch anzuwenden. Neben textorientierten (Haus-) Aufgaben und ihren Lösungen mit dem Computer betrifft das besonders die Tabellenkalkulation und das Fach Mathematik, dessen Lehrinhalte unseren Stoff wesentlich mitbestimmen. Da wir immer das gemeinsame Arbeiten im Fokus haben, bekommen Fragen der Übertragbarkeit und des Austausches ganzer Dokumente sowie von Teilen aus Texten und Tabellen große Bedeutung. Wir zeigen auf, wie damit im Zusammenhang stehenden Probleme mit der Office-Konfiguration gelöst werden können. Zugleich vermitteln wir erste Fähigkeiten der Automatisierung mit Makros, durch den Einsatz von Bausteinen und beginnen, Lösungen in dauerhaft verwendbaren Klassen zusammenzufassen. Unsere SchülerInnen entwickeln auf diese Weise ein immer feineres Gespür für Fragen und Vereinbarungen, die für eine erfolgreiche Teamarbeit gestellt und getroffen werden müssen. Über Textverarbeitung und Tabellenkalkulation hinaus stellen wir unseren SchülerInnen mit Bildbearbeitung, Präsentation und Datenbank weiteren Elemente des OpenOffice - Paketes vor. Während es bei der Bildbearbeitung und Präsentation eher um die zielsichere Auswahl aus Vorlagen und Methoden zur weiteren Bearbeitung geht, werden mit der Datenbank Informationen erfasst, verwaltet und ausgewertet. Hier werden wir unsere SchülerInnen soweit unterstützen, dass sie Office-Aufgaben wie Serienbrief und Adressverwaltung, Sortierung, Filterung, Im-/ Export sowie kleine Steuerungen sicher ausführen können. Mit dem Web-Modul des OpenOffice-Paketes schließlich werden wir uns das Internet und die Seitensprache HTML soweit erschließen, dass interessierte SchülerInnen die gewonnenen Fähigkeiten selbst oder in Arbeitsgruppen weiter ausbauen können.

5 Jahrgangsstufe 9 In Fortsetzung der Arbeit in der JgSt 8 werden wir -vor allem an den Inhalten des Faches Mathematik orientiert- weitere Funktionen der Office-Anwendungen einüben. Der stoffliche Schwerpunkt der JgSt. liegt jedoch bei den Grundlagen der Informatik und der Automatisierung auf Betriebssystemebene. Jahrgangsstufe 9, 1. Halbjahr Bei den Grundlagen der Informatik geht es darum, wie ein Computer funktioniert. Dies betrifft einerseits die Software, die im Grunde immer "nur" mit 0 und 1 rechnet. So werden wir uns mit Zahlensystemen, besonders dem Dezimal-, Binär- und Hexadezimalsystem beschäftigen und nachvollziehen können, wie ein Computer auf der tiefsten Ebene rechnet. Zudem werden wir einzelne Rechenvorgänge nachrechnen und in unser Dezimalsystem übersetzen können. Speziell durch unsere Übungen mit dem binären Zahlensystem erarbeiten wir uns die Grundlagen, arithmetisches und logisches Rechnen miteinander zu verbinden. So werden wir die für das Funktionieren eines Computers wesentlichen Teile der boolesche Algebra verstehen und anwenden können. In einem anderen Abschnitt werden physikalische und chemische Aspekte zum elektrischen Strom, dem chemischen und physikalischen Aufbau von Kristallen und der Beweglichkeit von Elektronen betrachtet. Darüber verstehen unsere SchülerInnen die Wirkungsweise von Halbleitern, lernen, wie ein Transistor funktioniert und werden in der Lage sein, kleine Logikschaltungen diskret aufzubauen. Jahrgangsstufe 9, 2.Halbjahr Im 2.Halbjahr setzen wir das Arbeiten mit Schaltungen fort. Mit einem Emulationsprogramm werden wir die einfachen Schaltungen aus dem 1.Halbjahr zu Schaltwerken und schließlich bis zu einer kleinen Rechenmaschine ausbauen können. Abschließen werden wir diesen Abschnitt mit einem Blick auf kompliziertere Schaltungen aus der Computerei und deren höchst unterschiedlichen Anwendungen zwischen Spiel, Haushalt, Verkehr,... Im letzten Abschnitt beschäftigen wir uns mit dem Betriebssystem. Hier setzen wir uns zunächst mit der Konsole auseinander und lernen die wichtigsten Befehle anzuwenden. Anschließend werden wir üben, wie sich diese Befehle zu Scripten zusammenstellen lassen, damit wir Routineaufgaben automatisieren können. So werden wir z.b. zu einer der wichtigsten Aufgaben (der Datensicherung) ein verlässliches und transparentes Script programmieren können. Mit weiteren Scipten werden wir zudem abzuschätzen lernen, wann und für welche Fälle sich das Schreiben eines Scriptes lohnt.

6 04 Kursunterricht der Einführungsphase in der Jahrgangsstufe EF Der Informatik-Kurs in der Einführungsphase soll unsere SchülerInnen auf die Teilnahme am Informatikunterricht der Qualifizierungsphase vorbereiten. In erster Linie lehren wir das Programmieren in der Programmiersprache Delphi. Dabei verfolgen wir konsequent den objektorientierten Ansatz. Damit setzen wir die KursteilnehmerInnen in die Lage, Programm-Objekte zu erzeugen, sie zu nutzen und Objekte fremder Autoren zu verstehen. Letzteres ist für den Informatikunterricht in der Qualifizierungsphase Voraussetzung, da dort (wie auch im Zentralabitur) fertige Objekte für die weitere Programmierung bzw. als Lösungsansatz geliefert werden. Zudem erwerben die KursteilnehmerInnen grundsätzlich die Fähigkeit, auch objektorientierten Quellcode anderer Programmiersprachen als Delphi zu verstehen. Ferner vertiefen wir unsere Fähigkeiten zur Zusammenarbeit. Wir lernen, wie sich umfangreiche Projekte auf Gruppen und Einzelne verteilen lassen (Projektmanagement) und uns darin üben, Vorgaben zur Programmierung so umzusetzen, dass unsere Ergebnisse mit denen Anderer zu einem größeren Ganzen zusammengebunden werden.

7 05 Grund- und Leistungskurse der Qualifizierungsphase in den Jahrgangsstufen Q1 und Q2 Die Inhalte der Grund- und Leistungskurse in den letzten beiden Gymnasialjahren sind von der Obligatorik des Kultusministeriums geprägt. Wir werden die Grundlagen dieser vorgegebenen Themen lernen und die Fähigkeit erwerben, zielgenau die richtigen Ansätze und Werkzeuge zur Lösung unserer Aufgaben auszuwählen, um sie mit eigenen Entwicklungen zu ergänzen. Zugleich werden wir immer sicherer, größere Aufgaben in Arbeitsteilung zu lösen, indem wir die Kenntnisse um Projektmanagement und Zuarbeit weiter ausbauen. Hierzu werden wir Klassen und Objekte erzeugen, bei denen von vornherein klar ist, dass sie immer wieder und in größeren Zusammenhängen verwendet werden. Dazu machen wir uns mit einer Modellsprache vertraut, die mit wenigen Vorgaben effektive Lösungen ermöglicht. Dies steht unter der Überschrift Modellieren und Konstruieren und bestimmt die gesamte Qualifizierungsphase. Bereits in der Einführungsphase hatten wir uns das objektorientierte Modellieren erarbeitet, uns dazu in der Analyse der Probleme geübt und mit Klassendiagrammen die Eckdaten für eine saubere Konstruktion unserer Programme vorbereitet. Die dabei gewonnenen Fähigkeiten werden wir konsequent ausbauen und uns dabei weiter an die Standards der Unified Modeling Language (UML) halten, um Objekte/Klassen, Attribute, Methoden, Beziehungen zwischen den Klassen und ihren Objekten, Vererbung und Polymorphie sowie die gesamte Ereignissteuerung für Konstruktionen zu verwenden, die alle nachvollziehen und dann auch programmtechnisch umsetzen können. Soweit irgend möglich werden wir dieses Prinzip benutzen, um alle weiteren Themen der Obligatorik zu behandeln und anzuwenden: Ein erstes Thema betrifft Datenstrukturen. Wir werden uns mit den typischen linearen Vertretern Liste (TList), Schlange (TQueue) und Stapel (TStack) sowie deren Verkettungen beschäftigen. Ferner werden wir die Graphentheorie anreißen und binäre (Such)Bäume intensiver betrachten. Dabei werden rekursive und iterative Implementierungen ebenso eine Rolle spielen wie Betrachtungen zur Nachbarschaftsmatrix, Traversierung und die Frage nach dem kürzesten Pfad. Bei allen (Daten)Strukturen werden wir Vor- und Nachteile beim Erzeugen, Erweitern, Löschen, Sortieren und Suchen besprechen und somit in der Lage sein, für unsere Programmieraufgaben die jeweils passendsten Speicherstrukturen zu verwenden. Endliche Automaten und formale Sprachen betiteln ein weiteres Lernfeld. Nach einer allgemeinen Einführung in die Grammatik formaler Sprachen werden wir uns in besonderer Weise den Automaten widmen und die gerade gewonnenen Sprachkenntnisse gezielt einsetzen, um Beispiele für endliche (deterministische) und unendliche (nicht deterministische) Automaten in der realen Welt finden, die Abläufe in eine formale Sprache übersetzen, Modelllösungen finden und sie schließlich in Delphi konstruieren können. Unter dem Titel Netzstrukturen werden wir uns zunächst die Grundlagen der Kommunikation zwischen Computern zuwenden. Nach allgemeinen Betrachtungen zum Schichtenmodell werden wir einige Protokolle allgemein und speziell TCP (IP) verstehen. Ferner werden wir uns mit Client-Server- Strukturen auseinandersetzen und Anfragen und Antworten sowohl modellhaft formal zu beschreiben als auch praktisch zu programmieren in der Lage sein. Im Themenbereich Datenbanken beschäftigen wir uns zunächst interaktiv mit einzelnentabellen, Relationen und Datenbanken. So erfahren wir unmittelbar, wie die wichtigsten Befehle funktionieren und was sie bewirken. Auf dieser Basis lernen wir, sie in Delphi umzusetzen. Dabei werden wir zunehmend SQL nutzen und unabhängig von Datenbank- Dialekten Anwendungen verstehen und schreiben können. Theoretische Schwerpunkte bilden das Entity-Relationship-Modell, Normalisierung und die Relationenalgebra. Wir werden unser Wissen in einigen praktischen Programmier-Anwendungen sichern und zielgerichtet passende Modelle für unsere Lösungen auswählen und umsetzen. Im Zusammenhang mit Datenbanken machen wir uns zudem mit Datenschutzaspekten vertraut, sodass wir schutzwürdige Daten erkennen und Überlegungen zu ihrem Schutz anstellen können. Methoden zur Umsetzung dieses Schutzes werden wir im folgenden Abschnitt (anzuwenden) lernen.

8 Eng im Zusammenhang mit dem Thema Datenbanken und der Client-Server-Kommunikation des Themas Netzstrukturen steht der Abschnitt Krypographie. Neben einer Betrachtung zur Sinnhaftigkeit und/oder Notwendigkeit von Verschlüsselung und der historischen Vorläufer werden wir uns mit modernen Verfahren, ihren Vor- und Nachteilen und natürlich der Bewertung ihrer Sicherheit zuwenden. In praktischen Übungen werden wir einige etabliertere Algorithmen in eigene Programme zu integrieren beherrschen. Darüber hinaus werden wir uns auch mit fertigen Anwendungen wie PGP beschäftigen und praktische Erfahrungen sammeln. Rechnerstrukturen heißt der abschließende, zur technischen Informatik zählende Themenbereich, der uns Rechner auf einer sehr tiefen Ebene verstehen lässt. Zunächst betrachten wir grundlegende Konzepte mit den funktionellen Einheiten eines Rechners, dem Speicher, der Programmausführung und der Datenübertragung. Sodann werden wir uns über die Darstellung von Zahlen, Zeichen und Befehlen sowie ihren Codierungen informieren. Über die Befehlsdarstellungen wenden wir uns schließlich der maschinennahen Programmierung mit Befehlswörtern, -Typen und -Sätzen, der Verwendung von Registern und der Frage der Adressierung zu. Die zu vielen (Abitur-) Aufgaben und angesprochenen Themen benötigten Klassen(dokumentationen) TBinaryTree, TBinarySearchTree, TConnection, TGraph, TGraphNode, TItem, TList, TQueue und TServer, die jeweils aktuell auf der Webseite stehen, werden wir jeweils zu den passenden Themen und noch einmal intensiv in einer Wiederholungsphase im letzten Quartal der Q2 durchsprechen, um möglicherweise noch vorhandene letzte Unsicherheiten zu beseitigen. Für SchülerInnen mit besonderem Interesse an der Informatik bieten wir neben umfangreichen Scripten, Beispielaufgaben und Repetitorien zu den einzelnen Themen eine Auswahl vertiefender Materialien aus dem universitären Bereich an, der auch diesem Personenkreis hochinteressante Überlegungen erschließt. Schließlich besteht auf Wunsch die Möglichkeit, Projekte (weiter) zu entwickeln, die im schulischen Alltag produktiv eingesetzt werden (Schuldatenbank, Projektmanagement, Verwaltungsscripte,...) können.

9 06 Weitere Angebote im Zusammenhang mit dem Fach Informatik Das Interesse unserer SchülerInnen an allem, was die Informatik zu bieten hat, können wir nicht mit den vorgesehenen Lernstoffen bedienen. Es kommt hinzu, dass im Wahlpflichtunterricht der Jahrgangsstufen 08 und 09 die Informatik mit den anderen Angeboten in Konkurrenz steht. Auch wenn unsere SchülerInnen Informatik auf den ersten Platz setzen, ist noch nicht garantiert, dass sie auch einen Platz im Kurs bekommen. Und die Wahl eines anderen Faches bedeutet zudem nicht, dass sie überhaupt nichts mit der Informatik zu tun haben möchten. Für den Kreis derer, die einen anderen Kurs belegen, aber zusätzlich noch Informatorisches lernen möchten, bieten wir Arbeitsgemeinschaften mit wechselnden Themen an. Über die aktuell angebotenen Themen informiert die Homepage unserer Schule.