Schulinterner Lehrplan Informatik (Differenzierung)

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1 Schulinterner Lehrplan Informatik (Differenzierung) des Albert-Einstein-Gymnasiums Sankt Augustin Der Schulinterne Lehrplan für das Fach Informatik orientiert sich an dem alten G9- Lehrplan Informatik für den Differenzierungsbereich. Aufgrund des Alters dieses Lehrplans wurden die einzelnen vorgeschlagenen Themen der Bereiche des Lehrplans überarbeitet. Die Schwerpunkte wurden dabei so gesetzt, dass ein Informatik-Unterricht mit aktuellen Themen auf Basis dieses Lehrplans ermöglicht wird. Zu berücksichtigen ist hierbei, dass durch die Umstellung auf G8 die Differenzierung bereits in der achten Klasse beginnt und somit andere Lernvoraussetzungen bestehen. Daher wurde bei der Überarbeitung die Erkenntnisse miteinbezogen, die durch den Unterricht in den letzten G8-Jahrgängen gewonnen wurden. Eine Weiterentwicklung und dadurch entstehende Anpassungen und Ergänzungen sind auch in den nächsten Jahren geplant. Die hier vorgeschlagenen konkreten Themen sind als Orientierung für den Unterricht zu verstehen. Im konkreten Unterricht kann und wird teilweise davon abgewichen, um Alternativen auszuprobieren und so den Informatik-Unterricht an unserer Schule weiterzuentwickeln.

2 Schwerpunkte Jahrgangsstufe 8-1. Halbjahr Darstellung von Information Binäre Kodierung von Zahlen Wertigkeit von Stellen im Stellenwertsystem Umwandlung von dem und in das Dezimalsystem Darstellung negativer Zahlen (Betrag- und Vorzeichen, Zweierkomplement) Festkommadarstellung Optional: Fließkommadarstellung Binäre Addition und Subtraktion Kodierung von Text ASCII-Code Optional: Unicode und UTF8 Optional: Beispiele aus der Praxis (z.b. Probleme beim Austausch von Text-Dateien zwischen Windows und Linux) Kommunikation von Informationen Weiterleitung von Nachrichten Bit- und Byte-Order Nachrichtenformate / Datenpakete Optional: Zeitsequenzdiagramme Ausblick: Verlässlichkeit und Sicherheit bei der Kommunikation Verschlüsselung von Daten: Cäsar und Vigenère Arbeiten mit Bilddaten Kurzeinführung in Grafikprogramme (z.b. Inkscape, Gimp) Kodierung von Pixelgrafiken Bitmaps: BMP - Grafiken Kodierung von Vektorgrafiken am Beispiel SVG - Grafiken Kompression von Daten binäre Lauflängenkodierung Baum-basierte Kompression (Shannon-Fano / Huffman) Rückbezug zu Pixelgrafiken: PNG-Grafiken Eine Umsetzung kann wie in dem Beispiel der Unterrichtsreihe Kommunikation mit Rauchsignalen erfolgen. Anmerkung: Bei PNG- Dateien kommt der deflate-algorithmus zum Einsatz, welcher Huffman- Kompression mit einem anderen Verfahren kombiniert. 10 Wochen 10 Wochen

3 Schwerpunkte Jahrgangsstufe 8-2. Halbjahr Nutzung eines Textverarbeitungssystems (LaTeX) Eingabe und Setzen von einfachen Texten (Kapitel, Abschnitte, etc.) Erstellen von Tabellen Einbinden von Grafiken Anlegen von Inhaltsverzeichnissen Anlegen eines Quellenverzeichnisses Gestaltung von Texten Erzeugen von PDF-Dokumenten aus dem Quellcode Nutzen einer Tabellenkalkulation (OpenOffice Calc) Entwurf und Analyse eines Rechenblattes auf der Basis eines konkreten Anwendungsproblems Datentypen in Rechenblättern Verknüpfung von Tabellen (absolute und relative Adressierung) Erstellen von Diagrammen unterschiedlichen Typs Einbinden von Calc-Tabellendokumenten in OpenOffice Writer Optional: Exkurs Open Office Basic Einführung in Datenbanken (OpenOffice Base) Entwurf einer einfachen Datenbank auf Basis eines konkreten Anwendungsproblems Datentypen Elementare Operationen (Einfügen, Löschen, Ändern, Suchen, Speichern und Drucken) Sortieren von Datensätzen Auswahl von Daten (Selektion und Projektion) Strukturieren Da im Rahmen des Medienkonzeptes der Umgang mit OpenOffice Writer bereits eingeführt wird, ist hier die Verwendung von LaTeX vorgesehen. Bei der Verwendung von LaTeX kommen mehrere Informatiktypische Prozesse, wie z.b. das Übersetzen des Quellcodes vor. Im Rahmen des Medienkonzeptes findet in Klasse 7 bereits ein Medientag zum Einsatz von OpenOffice Calc statt. Die konkreten Inhalte können sich daher an dem durchgeführten Kurs orientieren. Ein tieferer Einstieg in die Theorie von Datenbanken sollte vermieden werden, um eine Dopplung mit Datenbanken in der Oberstufe zu vermeiden. 4 Wochen

4 Schwerpunkte Jahrgangsstufe 9-1. Halbjahr Funktionsweise von Hardware Funktionsweise des PCs CPU, ROM, RAM Von-Neumann-Modell Adressierung Digitale Informationsdarstellung siehe 8, 1. Halbjahr Verarbeitung digitaler Informationen Logische Gatter Logische Funktionen Halbaddierer, Volladdierer Schaltwerke FlipFlops Schieberegister Addierwerke Funktionsweise von Software Einführung in die Programmierung mit Scratch Small Basic Java Kommandozeileninterpreter Programmierung Verzweigungen und Schleifen Prozeduren Methodik: Top-Down / schrittweise Verfeinerung Testen von Programmteilen In diesem Teil des Unterrichts kann mit dem Programm LogicSim ( imulator_de.html) gearbeitet werden. Im Schulnetz liegen hier zahlreiche Beispiele für Schaltungen vor. Im Rahmen dieses Blockes kann eine kurze Einführung über Scratch erfolgen, um einen einfachen intuitiven Zugang zur Programmierung zu ermöglichen. Im Anschluss daran ist die Verwendung einer Shell-Sprache (z.b. bash Linux bzw. Cygwin) gut geeignet. Dies bietet die Möglichkeit zu große Überschneidungen mit der Oberstufe zu vermeiden. Hier bietet sich ein Exkurs in den Bereich von Linux als einem alternativen Betriebssystem zu Windows an. 12 Wochen

5 Schwerpunkte Jahrgangsstufe 9-2. Halbjahr Projekt 1: Nutzung vernetzter Informations- und Kommunikationssysteme Struktur von lokalen Netzen Einrichten eines Linux-Servers im Netzwerk Datei-Server / Verteilung von Zugriffsrechten Internetkommunikation Datenschutz Projekt 2: Protokollieren und Analysieren des Nachrichtenaustausches in Netzwerken Überwachen von Netzwerkschnittstellen (z.b. mit tcpdump / Wireshark) Nutzung von Skripten zur Automatisierung eines Messvorganges und zur Filterung von Daten (z.b. mit bash-skripten) Strukturierung eines Problems in Teilprobleme / Modularisierung Nachrichten als strukturierte Datentypen Das hier vorgeschlagene Projekt ist als Empfehlung anzusehen. Es bezieht sich auf den Bereich Nutzung vernetzter Informations- und Kommunikationssysteme des Lehrplans. Alternative Projekte sind auch denkbar. Das hier vorgeschlagene Projekt ist als Empfehlung anzusehen. Es bezieht sich auf den Bereich Messen und Steuern bei technischen Prozessen und den Bereich Softwareprojekte des Lehrplans. Außerdem findet hier ein Rückbezug auf den Einstieg in Jahrgangsstufe 8 statt. Alternative Projekte sind auch denkbar. 12 Wochen