Schulcurriculum Informatik Sekundarbereich I

Transkript

1 Schulcurriculum Informatik Sekundarbereich I Stand Februar 2016

2 Vorwort Laut Beschluss der Fachkonferenz vom 16. März 2010 gilt für den Informatikunterricht am Johanneum in Jahrgang 10 folgender Grundsatz: Unter Informatik wird das automatisierte Problemlösen mit Hilfe einer elektronischen Rechenmaschine verstanden, sofern möglich. Daher bilden Problemlösen und Programmieren die wesentlichen Tätigkeiten in diesem Fach. Dabei werden Daten, die von verschiedenen Typen und/oder Strukturen sind, durch Algorithmen verarbeitet. Für die Problemlösung und Programmierung gibt es bewährte Verfahren, Strukturen und Konzepte. Zur Bildung von langfristig geeigneten Meta- Konzepten und intelligentem Wissen ist eine frühzeitige Verwendung entsprechender Fachtermini und eine explizite Thematisierung von Grundlagenwissen unabdingbar. Automatisierte Problemlösung bedeutet eine Transformation von Sachanalysen in formal korrekte Programmtexte. Sie ist mit allen Problemen menschlicher Kommunikation behaftet und stellt immer ein grundsätzliches Risiko dar. Daher sind die invarianten Grundstrukturen bzw. Kontrollstrukturen zur Problembeschreibung und lösung sowie geeignete Visualisierungen bei jeder sich bietenden Gelegenheit zu verwenden. Das Schulcurriculum gilt zur Zeit für einen zweistündigen Wahlunterricht im Jahrgang 10. Bei einem veränderten Stundenumfang der Informatik im Sekundarbereich I ist eine entsprechende Anpassung des Schulcurriculums erforderlich. Das vorliegende Schulcurriculum konkretisiert das Kerncurriculum für die Schulformen des Sekundarbereichs I Schuljahrgänge 5-10 in folgenden Punkten: Es erfolgt eine Auswahl an verbindlichen Unterrichtseinheiten. Eine mögliche zeitliche Abfolge der Unterrichtseinheiten sowie deren zeitlicher Umfang wird festgelegt. Den Unterrichtseinheiten werden zu verwende Software-Werkzeuge zugeordnet. Leistungsbewertung Im Jahrgang 10 sind insgesamt zwei Klausuren zu schreiben (pro Schulhalbjahr eine). Die Leistungsgewichtung zwischen den mündlichen und schriftlichen Leistungen ist in etwa im Verhältnis Zwei zu Eins vorzunehmen. Für die Bewertung der schriftlichen Leistungsüberprüfungen ist der Bewertungsschlüssel aus dem Abitur anzuwenden. Die Leistungsstände werden die Schülerinnen und Schülern zweimal pro Schulhalbjahr mitgeteilt.

3 Kompetenzen außerhalb des Informatikunterrichts Etliche der im Kerncurriculum formulierten Kompetenzen aus den Lernfeldern Daten und ihre Spuren und Computerkompetenz werden am Johanneum im Rahmen des ITG-Unterrichts in Klasse 6 und des Methodentrainings (vgl. Methodenbuch, 2. Auflage, August 2011) vermittelt. Klasse Thema Kompetenzen 6 ITG-Unterricht - beschreiben und kategorisieren die Nutzungsmöglichkeiten des Internet im Alltag. - formulieren gezielt Suchanfragen an Suchmaschinen. - nennen Möglichkeiten und Risiken der Nutzung sozialer Netzwerke. - beurteilen die Sicherheit der Kommunikation über das Internet. - nennen mögliche Formen des Datenmissbrauchs. - diskutieren ausgewählte Fälle in Bezug auf die Grundlagen des Datenschutzes. - nennen Maßnahmen (Schutz durch Passwörter) um sicher in Netzwerken zu kommunizieren und Daten vor Fremdzugriff zu sichern. 7 Im Internet recherchieren I (Quellensuche) 8 Im Internet recherchieren (II) (Anwendung für Referate) 9 Vortrag halten und daraus Informationen entnehmen (IV) (PowerPoint-Präsentation) - erstellen Tabellen zur Strukturierung von Daten mithilfe einer Tabellenkalkulation. - stellen Daten in Form von Diagrammen grafisch dar. - wenden Operationen zur Datenverwaltung zielgerichtet an. - gestalten Texte unter Verwendung verschiedener Formatierungen und eingebetteter Objekte - erstellen Textdokumente unter Verwendung von Formatvorlagen. - benennen Eigentumsrechte an digitalen Werken und das Recht am eigenen Bild. - beschreiben und kategorisieren die Nutzungsmöglichkeiten des Internet im Alltag. - formulieren gezielt Suchanfragen an Suchmaschinen - beurteilen die Seriosität und Authentizität von Informationen aus dem Internet. - gestalten Präsentationen unter Verwendung verschiedener Formatierungen und eingebetteter Objekte. - erstellen zielgruppenorientierte Präsentationen unter Verwendung geeigneter Software. P4.3 P5.4, I4.1 I4.3, I4.4 P1.1, P3.2, P5.1 I3.4 P5.1, P5.3 I1.3 I4.5 P4.4, P5.4, I4.3 P2.3, P5.1, I1.3, I3.4

4 Unterrichtseinheiten Wochen Modul Kompetenzen Ergänzungen/Hinweise/Werkzeuge 1. Halbjahr 1 Einführung Informatik 4-5 Algorithmisieren und Implementieren I 3 Algorithmusbegriff 6 technische Realisierung automatisierter Prozesse - beschreiben das Prinzip der Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe (EVA- Prinzip). - erläutern die Aufgaben und Tätigkeitsfelder der Informatik - beschreiben einen gegebenen Algorithmus in ihren eigenen Worten. - führen einen gegebenen Algorithmus aus - benennen Anweisungen, Sequenz, Schleife und Verzweigung als elementare Kontrollstrukturen. - entwickeln und implementieren einen Algorithmus in einer grafischen Programmiersprache auf experimentelle Weise. - entwerfen einen Algorithmus unter zielgerichteter Verwendung der elementaren Kontrollstrukturen. - verwenden Variablen und Wertzuweisungen in einfachen Algorithmen. - überprüfen, ob eine Implementierung die Problemstellung löst. - beschreiben Objekte anhand ihrer Attribute und Operationen - benennen und beschreiben Handlungsabläufe aus ihrer Lebenswelt. - strukturieren Handlungsabläufe in logische Teileinheiten. - benennen typische Bestandteile von algorithmischen Abläufen wie z. B. eindeutige Handlungsanweisungen, Wiederholungen, Verzweigungen. - entwickeln einen informellen Algorithmus zu einem gegebenen Problem. - überprüfen einen gegebenen Algorithmus durch systematisches Testen. - benennen Typen von Sensoren, Aktoren und Verarbeitungskomponenten von technischen Geräten und ordnen sie der Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe zu - lesen Sensoren aus und steuern Aktoren an. I3.1 - Begriff Informatiksystem - Aufgaben: insbesondere Modellieren und Algorithmisieren P1.1-2, P2, P3.1-2, P4.1, I2.1-2, I3.2 P1.1, P1.2 P1.1, P3.3, P4.1, I2 P2, P4.1, - Scratch: kleine Spiele entwickeln (z. B. Mr.Crab.sb) - AppInventor: kleine Anwendungen/Spiele - Algorithmusbegriff und Eigenschaften - anhand von Sortieren und Suchen sowie Optimierungsalgorithmen - Begriffe: Bäumen/Suchbäumen, Graphen, Breiten-/Tiefensuche - erkennen Notwendigkeit der Präzisierung und Formalisierung - Scratch-Erweiterung Enchanting und LegoNXT - Sensoren/Aktoren anhand von Aufgabenkarten kennenlernen (Enchan-

5 Wochen Modul Kompetenzen Ergänzungen/Hinweise/Werkzeuge 2. Halbjahr 2 Aufbau von Computersystemen 2-3 Datenaustausch in Netzwerken 2 Aufbau von Netzwerken mit Schwerpunkt Internet 3 Datenschutz und Datensicherheit - konstruieren aus vorgegebenen Bauteilen ein Informatiksystem, z. B. einen Roboter. - vergleichen verschiedene Konstruktionen zur Lösung des gleichen Problems. - beschreiben die Hardwarekomponenten eines Computers und ihre Funktionen. - erläutern die Funktionsweise von verschiedenen Arten von Ein- und Ausgabegeräten - beschreiben die historische Entwicklung der Rechen- und Speichertechnik - erläutern die Notwendigkeit, Daten in geeigneter Form zu codieren, um sie mit dem Computer verarbeiten zu können. - nennen Beispiele für die Codierung von Daten wie Morsecode, ASCII. - unterscheiden zwischen Informationen und ihrer Repräsentation durch Daten. - codieren und decodieren Daten mithilfe eines vorgegebenen Verfahrens. - beschreiben und begründen den dezentralen Aufbau des Internets. - nennen die zentralen Komponenten des Internets, z. B. Client, Server, Router, DNS, und erläutern ihre Funktion. - beurteilen die Sicherheit der Kommunikation über das Internet. - unterscheiden zwischen lokalen und verteilten Anwendungen. - entwerfen ein lokales Netzwerk. - nennen mögliche Formen des Datenmissbrauchs. - nennen Maßnahmen wie z. B. Schutz durch Passwörter oder Verschlüsselung, um sicher in Netzwerken zu kommunizieren und Daten vor Fremdzugriff zu sichern. P2, P5.1, I3.1, I2, I3.2 I3.1, I3.4 P4.3, I1.1, I1.4, I2.1 P1.4, P4.3-4, I3.3, I4.2-3 P4.3-4, I4.3, I4.4 tingcards.pdf) - mögliche Informatiksysteme: Lautstärke/Abstands-Messer, Barcode- Scanner, Reaktionsmesser, etc. - ggf. Einblick in textbasierte Programmierung mit Java-Editor- Erweiterung LeJos - Blick in den Computer - ggf. Simulationen Johnny, ZuseSimulator z. B. über kurze Präsentationen/Vorträge - Binärcode, Hexadezimalcode - Unterscheidung zwischen Codierung und Verschlüsselung mögliche Verfahren: Umwandlung durch Division (Codierung), Cäsar (Verschlüsselung) - Filius und kleines physisches Netzwerk (Aufgabe für jeweils eine Gruppe)

6 Wochen Modul Kompetenzen Ergänzungen/Hinweise/Werkzeuge 3 Algorithmisieren und Implementieren II 2-4 Vertiefung Datenschutz und Datensicherheit Datenaustausch in Netzwerken - erläutern die rechtlichen Rahmenbedingungen für den Umgang mit ihren persönlichen Daten wie z. B. informationelle Selbstbestimmung, Allgemeine Geschäftsbedingungen (AGB) und Datenschutzrichtlinien. - diskutieren ausgewählte Fälle in Bezug auf die Grundlagen des Datenschutzes. - stellen einen Algorithmus grafisch im Struktogramm dar und interpretieren ein vorgegebenes Struktogramm. - formulieren Bedingungen mithilfe der logischen Verknüpfungen Und, Oder und Nicht. - implementieren einen Algorithmus in einer textbasierten Programmiersprache. - testen systematisch, ob eine Implementierung die Problemstellung löst - erläutern das Prinzip der Substitution und Transposition als Grundlage der Datenverschlüsselung - wenden einfache symmetrische Verschlüsselungsverfahren an, z. B. Caesar-Code, Vigenère-Verfahren - beurteilen die Sicherheit einfacher Verschlüsselungsverfahren oder - entwerfen eine Codierung zur Übertragung von Daten über einen Kommunikationskanal - entwerfen ein Protokoll zur Übertragung von Daten über einen Kommunikationskanal. P3.3, I2.3 P4.3-4, I2.1 P1.4, P4.2, I1.1, I1.4 FallbeispieleDatenschutz.odt Einführung in Java mit dem Java- Editor Mögliche Problemstellungen: Zahlenraten, Quiz, Nimm-Spiel, Verflixte 7 - Simulation Glasfaserkabel mit NXT