Inhaltsmodule für einen Grundkurs Informatik in der Qualifikationsphase

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1 Inhaltsmodule für einen Grundkurs Informatik in der Qualifikationsphase 1 Qualifikationsphase (Q1) 1: Objektorientiertes Modellieren kurzes Programmierprojekt Schwerpunkt: Wiederholung der Techniken und Werkzeuge der objektorientierten Modellierung 2: Sortier- und Suchverfahren Einführung von Arrays lineare und binäre Suche auf Arrays Sortieralgorithmen (Bubblesort, Insertion sort und Selection sort) Implementierung von linearer und binärer Suche in Java Programmierprojekt 3: Lineare Datenstrukturen (ADT) Listen (einfach verkettete und doppelt verkettete Listen) Stack, Queue Sortieralgorithmen auf Listen Projektarbeit (optional) 4: Baumstrukturen (ADT) Binärbaum, Suchbaum, Strukturbaum, geordneter Baum Bäume als rekursive Datenstruktur Suchen und Sortieren auf Bäumen Breitensuche, Tiefensuche 5: Relationale Datenbanken Datenbankentwurf (Entity-Relationship-Modell) Normalisierung (1 NF - 3. NF) Relationenalgebra (Selektion, Projektion, Join) SQL-Abfragen über einfache und verknüpfte Tabellen Projekt "Fehlzeitendatenbank" (

2 2 Qualifikationsphase (Q2) 1: Relationale Datenbanken - Sicherheit und Datenschutz Kryptologie, Verschlüsselungsverfahren Sicherheitsaspekte in Netzen (Vtraulichkeit, Integrität, Authentizität) Datenschutz 2: Theoretische Informatik Grundlagen der theoretischen Informatik Endliche Automaten, optional: Kellerautomaten, Turingmaschine Reguläre Sprachen, Kontextfreie Sprachen, Chromsky-Hierarchie Grammatiken NP-vollständige Probleme, z. B. Travelling-Salesman-Problem 3: Zusammenfassendes Projekt Projekt: Implementierung oder Analyse und Erweiterung einer 3-Schichten-Anwendung mit Datenbankzugriff, GUI-Benutzerschnittstelle, Programmierung von HTML- und PHP-Seiten Begleitende und vertiefende Wiederholung der Inhalte der Q1 und Q2 Bezug zum Kerncurriculum, prozessbezogene Kompetenzen Abschlussorientierte Standards Informatisches Modellieren (A1) Modelle erstellen zu bewerten (1) analysieren Realitätsausschnitte und wählen ein geeignetes Modellierungsverfahren (2) variieren und erweitern vorgegebene Modelle (3) entwickeln, implementieren, testen und validieren einfache Modelle (4) reflektieren und beurteilen die eigene Modellierung Objektorientierte Modellierung (5) beschreiben Basiskonzepte der objektorientierten Modellierung (Objekte, Attribute, Methoden, Vererbung) (6) bilden Beziehungen zwischen Klassen ab und implementieren diese (7) entwerfen Methoden für die Manipulation von Objekten Datenmodellierung (8) beschreiben Objekte und Beziehungen in einer grafischen Repräsentation (9) überführen das Modell in ein Datenbankschema (10) implementieren das Schema als Datenbank (11) entwerfen Datenbanksysteme unter Berücksichtigung der Normalisierungsregeln Zustandsorientierte Modellierung (12) erläutern Basiskonzepte der zustandsorientierten Modellierung (13) modellieren endliche Automaten

3 Mit Informationen umgehen (A2) Informationen in Form von Daten darstellen und verarbeiten (1) analysieren und strukturierend Informationen und Daten (2) konstruieren Daten- und Objektstrukturen und wenden diese auf geeignete Algorithmen bzw. Methoden an (3) speichern wiederverwendbare Ergebnisse in geeigneter Form (4) wenden problemadäquate Codierungs- und Komprimierungsverfahren zur Speicherung und Übertragung von Daten an (5) interpretieren die gewonnenen Daten als Information und werten diese kritisch aus (6) unterscheiden zwischen Syntax und Semantik und erläutern dies in den verwendeten Programmiersprachen (7) implementieren zusammengesetzte strukturierte Datentypen und wenden diese an Informatiksysteme verstehen (A3) Wirkprinzipien erkennen und anwenden (1) beschreiben den Computer als programmierbaren universellen Automaten (2) vergleichen formale und natürliche Sprachen (3) prüfen und vergleichen Funktionalität und Leistungsfähigkeit von Informatiksystemen (4) beurteilen Algorithmen hinsichtlich ihrer Effizienz und prüfen ihr Zuverlässigkeit durch geeignete Testverfahren Problemlösen (A4) Probleme erfassen und mit Informatiksystemen lösen (1) wenden die Phasen des Problemlösungsprozesses (Problemdefinition, Lösungshypothese, Lösungsmodell) an und setzen informatische Methoden (Bottom-up, Top-down, arisierung, Prototyping) zielgerichtet ein. (2) setzen im Problemlösungsprozess einfache Entwicklungswerkzeuge ein (3) zeigen die Grenzen des Problemlösens mit Informatiksystemen auf (4) wählen informatische Werkzeuge zur Problemlösung selbständig aus Kommunizieren und Kooperieren (A5) Teamarbeit organisieren und koordinieren (1) verfügen über eine angemessene Fachsprache und verwenden diese sachgerecht (2) verwenden selbständig Fachtexte, Dokumentationen, Hilfesysteme (3) setzen netzbasierte Kommunikations- und Kooperationssysteme (Online-Lerntagebuch, Wikis, Blogs, Facebook-Gruppen) in der Gruppenarbeit ein (4) beachten und reflektieren Aspekte der Datensicherheit in der Kommunikation (5) dokumentieren, visualisieren, präsentieren und verteidigen Ergebnisse ihrer Teamarbeit (6) erfassen, reflektieren und diskutieren informatische Sachverhalte aus nicht aufbereiteten authentischen Artikeln (z. B. Presseartikel) (7) organisieren selbständig Projektarbeit

4 Wechselwirkungen zwischen Informatiksystemen, Mensch und Gesellschaft beurteilen (A6) Anwendungen erfassen und Auswirkungen abschätzen (1) bewerten Risiken und Chancen von Informatiksystemen (2) beurteilen die Grenzen des Einsatzes von Informatiksystemen aufgrund individueller und gesellschaftlicher Verantwortung (3) beachten das Recht auf informationelle Selbstbestimmung und halten die Gesetze des Datenschutzes ein (4) sind sich der Rechte hinsichtlich des Schutzes ihrer persönlichen Daten bewusst (5) beachten die verschiedenen Aspekte der Urheberrechts (6) bewerten Probleme der Mensch-Maschine-Kommunikation und der Ergonomie (7) analysieren politische und gesellschaftliche Rahmenbedingungen wichtiger informatischer Entwicklungen und beurteilen deren Wirkung

5 Abbildung der prozessbezogenen Kompetenzen auf die Unterrichtsinhalte (e) 1 2 Q Q2 2 3 A 1.1 A 1.2 A 1.3 A 1.4 A 1.5 A 1.6 A 1.7 A 1.8 A 1.9 A 1.10 A 1.11 A 1.12 A 1.13 A 2.1 A 2.2 A 2.3 A 2.4 A 2.5 A 2.6 A 2.7 A 3.1 A 3.2 A 3.3 A 3.4 A 4.1 A 4.2 A 4.3 A 4.4 A 5.1 A 5.2 A 5.3 A 5.4 A 5.5 A 5.6 A 5.7 A 6.1 A 6.2 A 6.3 A 6.4 A 6.5 A 6.6 A 6.7