Herder-Gymnasium Minden

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1 Herder-Gymnasium Minden Schulcurricula des Faches Informatik in der Sekundarstufe II Stand Das folgende Dokument enthält die Schul-Curricula des Faches Informatik für die Einführungsphase sowie für den Grundkurs der Qualifizierungsphase. Das Schulcurriculum für den Leistungskurs ist z.zt. noch in Arbeit und wird demnächst veröffentlicht. 1/25

2 Herder-Gymnasium Minden Schulcurriculum des Faches Informatik Einführungsphase Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben in der Einführungsphase Gültig ab dem Schuljahr 2016/17 Beschluss Informatik Fachkonferenz /25

3 Im Kernlehrplan Informatik für die Sekundarstufe II Gymnasium/Gesamtschule in Nordrhein-Westfalen, 1. Auflage 2013, sind Kompetenzerwartungen für das Fach Informatik formuliert. Alle Kompetenzen sind durch Unterrichtsvorhaben der jeweiligen Jahrgangsstufe abzudecken. Im Folgenden wird die für alle Lehrerinnen und Lehrer verbindliche Verteilung der Unterrichtsvorhaben in der Einführungsphase darstellt. Die einzelnen Unterrichtsvorhaben beschreiben Themen, Leitfragen und die Kompetenzen, die vermittelt und erreicht werden sollen. Die Reihenfolge der Vorhaben liegt im Ermessen des jeweiligen Fachlehrers. Der ausgewiesene Zeitbedarf versteht sich als grobe Orientierungsgröße, die nach Bedarf über- oder unterschritten werden kann. 75 % der Bruttounterrichtszeit wurden im Rahmen dieser Unterrichtszeit verplant. Themen und Zeitbedarf der Unterrichtsvorhaben im Überblick: Kurzbez. Thema Anz. U.Std. E-I Einführung in die Nutzung von Informatiksystemen und in grundlegende Begrifflichkeiten E-II Grundlagen algorithmischer Grundstrukturen in Java 18 E-III E-IV Grundlagen der objektorientierten Analyse, Modellierung und Implementierung Strings im Kontext Verschlüsselung und im Kontext Informatik und Gesellschaft E-V Arrays und Suchen und Sortieren 12 E-VI Wie arbeitet ein Rechner?, Informatik und Gesellschaft 6 E-VII Datenschutz in einer digitalisierten Welt 6 Gesamt /25

4 Unterrichtsvorhaben E-I Thema: Einführung in die Nutzung von Informatiksystemen und in grundlegende Begrifflichkeiten Leitfragen: Wie kann die in der Schule vorhandene informatische Ausstattung genutzt werden? Womit beschäftigt sich die Wissenschaft der Informatik? Kompetenzen: Die SuS... nutzen das verfügbare Informatiksystem zur strukturierten Verwaltung und gemeinsamen Verwendung von Daten unter Berücksichtigung der Rechteverwaltung (K) nutzen das Internet zur Recherche, zum Datenaustausch und zur Kommunikation (K) nutzen die im Unterricht eingesetzten Informatiksysteme selbständig, sicher, zielführend und verantwortungsbewusst (D) Stationenlernen Teilgebiete der Informatik Website Was ist Informatik? Werkzeuge: Web-Browser Schulnetz Zeitbedarf: 3 4/25

5 Unterrichtsvorhaben E-II Thema: Grundlagen algorithmischer Grundstrukturen in Java Leitfragen: Wie lässt sich ein einfaches Objekt in einer graphischen Erlebniswelt steuern? Kompetenzen: Die SuS... analysieren und erläutern einfache Algorithmen und Programme (A) modifizieren einfache Algorithmen und Programme (I) entwerfen einfache Algorithmen und stellen sie umgangssprachlich und grafisch dar (M) implementieren Algorithmen unter Verwendung von Wertzuweisungen, Kontrollstrukturen (while- Schleife, if-else-verzweigung) und Methodenaufrufen, verwenden dabei die logischen Operatoren UND, ODER und NICHT (I) testen Programme schrittweise anhand von Beispielen (I) implementieren einfache Algorithmen unter Beachtung der Syntax und Semantik einer Programmiersprache (I) interpretieren Fehlermeldungen und korrigieren den Quellcode (I) implementieren Klassen in einer Programmiersprache auch unter Nutzung dokumentierter Klassenbibliotheken (Nutzung der Kara-Sensoren) (I) nutzen die im Unterricht eingesetzten Informatiksysteme selbständig, sicher, zielführend und verantwortungsbewusst (D) Einstiegspräsentation zu Java-Kara Aufgabensatz der ETH Zürich, Aufgabensatz (Gierhardt) Werkzeuge: Java-Kara Zeitbedarf: 18 Anmerkungen: Variablen u. Methoden mit Parametern werden hier noch nicht behandelt. 5/25

6 Unterrichtsvorhaben E-III Thema: Grundlagen der objektorientierten Analyse, Modellierung und Implementierung Leitfragen: Kompetenzen: Die SuS ermitteln bei der Analyse einfacher Problemstellungen Objekte, ihre Eigenschaften, ihre Operationen und ihre Beziehungen (M), modellieren Klassen mit ihren Attributen, ihren Methoden und Assoziations-beziehungen (M), modellieren Klassen unter Verwendung von Vererbung (M), ordnen Attributen, Parametern und Rückgaben von Methoden einfache Datentypen, Objekttypen oder lineare Datensammlungen zu (M), ordnen Klassen, Attributen und Methoden ihren Sichtbarkeitsbereich zu (M), stellen den Zustand eines Objekts dar (D), stellen die Kommunikation zwischen Objekten grafisch dar (M), stellen Klassen, Assoziations- und Vererbungsbeziehungen in Diagrammen grafisch dar (D), dokumentieren Klassen durch Beschreibung der Funktionalität der Methoden (D), analysieren und erläutern eine objektorientierte Modellierung (A), implementieren Klassen in einer Programmiersprache auch unter Nutzung dokumentierter Klassenbibliotheken (I). implementieren einfache Algorithmen unter Beachtung der Syntax und Semantik einer Programmiersprache (I) interpretieren Fehlermeldungen und korrigieren den Quellcode (I) nutzen die im Unterricht eingesetzten Informatiksysteme selbständig, sicher, zielführend und verantwortungsbewusst (D) GLOOP-Beispielprojekt Erde und Mond (Dekonstruktion, Umgang mit dem new-operator, Kennenlernen von Parametern und Variablen) GLOOP-Beispielprojekt Schneemann (Konstruktormethode, Abgrenzung Klasse Objekt, Attribut) GLOOP-Beispielprojekt Uhr(en) (Vererbung, Entwurfsdiagramm) Flummi, der auf- und abspringt Freies Projekt 6/25

7 Werkzeuge: BlueJ Gloop Zeitbedarf: 24 Anmerkungen: Zur grafischen Darstellung von Klassen werden ausschließlich Entwurfsdiagramme (keine Implementationsdiagramme) verwendet. 7/25

8 Unterrichtsvorhaben E-IV Thema: Strings im Kontext Verschlüsselung und im Kontext Informatik und Gesellschaft Leitfragen: Wie lassen sich Informationen durch Daten darstellen und vor fremdem Zugriff schützen? Kompetenzen: Die SuS... alle Kompetenzen des Unterrichsvorhaben E-III analysieren und erläutern einfache Algorithmen und Programme (A) modifizieren einfache Algorithmen und Programme (I) entwerfen einfache Algorithmen und stellen sie umgangssprachlich und grafisch dar (M) implementieren Algorithmen unter Verwendung von Variablen und Wertzuweisungen, Kontrollstrukturen sowie Methodenaufrufen (I) testen Programme schrittweise anhand von Beispielen (I) bewerten anhand von Fallbeispielen die Auswirkungen des Einsatzes von Informatiksystemen (A) erläutern wesentliche Grundlagen der Geschichte der digitalen Datenverarbeitung (A) Ver- und Entschlüsselung von Zeichenfolgen mit der Cäsar-Codierung Entschlüsselung mit Hilfe der Häufigkeitsanalyse Werkzeuge: BlueJ Spionage-Camp Uni Wuppertal Zeitbedarf: 12 8/25

9 Unterrichtsvorhaben E-V Thema: Suchen und Sortieren Leitfragen: Wie können Objekte bzw. Daten (effizient) sortiert werden, so dass eine schnelle Suche möglich wird? Kompetenzen: Die SuS... analysieren Such- und Sortieralgorithmen und wenden sie auf Beispiele an (D) entwerfen einen weiteren Algorithmus zum Sortieren (M) beurteilen die Effizienz von Algorithmen am Beispiel von Sortierverfahren hinsichtlich Zeitaufwand und Speicherplatzbedarf (A) nutzen die im Unterricht eingesetzten Informatiksysteme selbständig, sicher, zielführend und verantwortungsbewusst (D) implementieren einen Such- oder Sortieralgorithmus als Anwendung der Datenstruktur Array (I) Galenbacher: Abenteuer Informatik als Einstieg Zeitbedarf: 12 Anmerkungen: Die Such- und Sortierverfahren werden in ihrer Funktions- und Wirkungsweise besprochen und beurteilt. Eine Implementierung erfolgt nur exemplarisch. 9/25

10 Unterrichtsvorhaben E-VI Thema: Wie arbeitet ein Rechner? Auswirkungen der Verbreitung von PCs auf die Gesellschaft Leitfragen: Wie ist ein moderner PC aufgebaut? Welche Komponenten lassen sich identifizieren, welche Aufgaben haben diese? Kompetenzen: Die SuS... stellen ganze Zahlen und Zeichen in Binärcodes dar (D) interpretieren Binärcodes als Zahlen und Zeichen (D) beschreiben und erläutern den strukturellen Aufbau und die Arbeitsweise singulärer Rechner am Beispiel der Von-Neumann-Architektur (A) nutzen die im Unterricht eingesetzten Informatiksysteme selbständig, sicher, zielführend und verantwortungsbewusst (D) Eine kleine Geschichte der Digitalisierung Grundlegende Konzepte moderner Computer Werkzeuge: Modellrechner Zeitbedarf: 6 10/25

11 Unterrichtsvorhaben E-VII Thema: Datenschutz in einer digitalisierten Welt Leitfragen: Welche Anforderungen an den Datenschutz ergeben sich aus der Entwicklung der modernen Datenverarbeitung? Kompetenzen: Die SuS... bewerten anhand von Fallbeispielen die Auswirkungen des Einsatzes von Informatiksystemen (A) erläutern wesentliche Grundlagen der Geschichte der digitalen Datenverarbeitung (A) nutzen das Internet zur Recherche, zum Datenaustausch und zur Kommunikation (K) nutzen die im Unterricht eingesetzten Informatiksysteme selbständig, sicher, zielführend und verantwortungsbewusst (D) Planspiel Datenschutz (2.0) - Wer weiß was über mich im Internet? Informatik im Kontext: RFID Werkzeuge: Browser mit Internetzugang Zeitbedarf: 6 11/25

12 Herder-Gymnasium Minden Schulcurriculum des Faches Informatik Qualifikationsphase (Grundkurs) Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben in der Qualifikationsphase Gültig ab dem Schuljahr 2015/16 Beschluss Informatik Fachkonferenz /25

13 Im Kernlehrplan Informatik für die Sekundarstufe II Gymnasium/Gesamtschule in Nordrhein-Westfalen, 1. Auflage 2013, sind Kompetenzerwartungen für das Fach Informatik formuliert. Alle Kompetenzen sind durch Unterrichtsvorhaben der jeweiligen Jahrgangsstufe abzudecken. Im Folgenden wird die für alle Lehrerinnen und Lehrer verbindliche Verteilung der Unterrichtsvorhaben in der Qualifikationsphase darstellt. Die einzelnen Unterrichtsvorhaben beschreiben Themen, Leitfragen und die Kompetenzen, die vermittelt und erreicht werden sollen. Die Reihenfolge der Vorhaben liegt im Ermessen des jeweiligen Fachlehrers. Der ausgewiesene Zeitbedarf versteht sich als grobe Orientierungsgröße, die nach Bedarf über- oder unterschritten werden kann. 75 % der Bruttounterrichtszeit wurden im Rahmen dieser Unterrichtszeit verplant. Themen und Zeitbedarf der Unterrichtsvorhaben im Überblick: Kurzbez. Thema Anz. U.Std. Q1-I Wiederholung der objektorientierten Programmierung 6 Q1-II Q1-III Q1-IV Q2-I Vertiefung der objektorientierten Modellierung und Implementierung anhand (mindestens) eines größeren Softwaresystems Modellierung und Implementierung von Anwendungen mit dynamischen, linearen Datenstrukturen (Liste, Stapel, Schlange) Modellierung und Nutzung von relationalen Datenbanken in Anwendungskontexten Modellierung und Implementierung von Anwendungen mit dynamischen, nichtlinearen Datenstrukturen Q2-II Endliche Automaten und formale Sprachen 21 Q2-III Informatiksysteme (Einzelrechner, Rechnernetzwerke) und Kryptografie 15 Q2-IV Suchen und Sortieren auf linearen Datenstrukturen, Wiederholung und ggf. Vertiefung aller Unterrichtsvorhaben Gesamt /25

14 Unterrichtsvorhaben Q1-I Thema: Wiederholung der objektorientierten Programmierung Leitfrage: Welche Elemente aus der in der Einführungsphase gelernten objektorientiertenprogrammiersprache sind als besonders wichtig einzuschätzen? (Schleifen, Verzweigungen, Objekte, Attribute, Methoden, Parameter, lokale Variablen, ein- und zweidimensionale Arrays) Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler... beschreiben und erläutern den prinzipiellen Aufbau und die Funktion bereits implementierter Klassen (A) verwenden die Fachsprache bei der Analyse bereits implementierter Klassen (K) modifizieren und implementieren Methoden bereits zum Teil implementierter Klassen unter Beachtung der Syntax der Programmiersprache (M/I) stellen die Auswirkung eines Methodenaufrufs dar (wenn z.b. in Strings oder Arrays gespeicherte Daten bearbeitet werden) (D) Es wird eine Methode thematisiert, welche das Maximum von in einem Array gespeicherten Temperaturwerten ermittelt. Es wird eine Methode thematisiert, welche bei einem als Parameter übergebenen String jeden Vokal in einen ganz bestimmten Vokal abändert ( Drei Chinesen... ) Es wird eine Klasse thematisiert, in welcher Schülerstundenpläne in Form eines zweidimensionalen Arrays gespeichert werden. Werkzeuge: BlueJ Zeitbedarf: 6 Stunden Anmerkung: Es bietet sich u.u. an, dieses Unterrichtsvorhaben zu verlängern, um die in den Abiturvorgaben festgelegten 14/25

15 Basis-Sprachelemente einzuführen, die in der Einführungsphase noch nicht thematisiert worden waren: Methoden der Klasse Math: abs, min, max, sqrt, pow, round, random Methoden bzw. Konstanten der Klasse Double: tostring, parsedouble, isnan, NaN, MIN_VALUE, MAX_VALUE Methoden bzw. Konstanten der Klasse Integer: tostring, parseint, MIN_VALUE, MAX_VALUE Methoden der Klasse Boolean: tostring, parseboolean Methode der Klasse Character: tostring Methoden der Klasse String: length, indexof, substring, charat, equals, compareto, startswith 15/25

16 Unterrichtsvorhaben Q1-II Thema: Vertiefung der objektorientierten Modellierung und Implementierung anhand (mindestens) eines größeren Softwaresystems Leitfrage: Wie lässt sich ein größeres Softwareprojekt modellieren und implementieren? Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler... analysieren gegebene Entwurfs- und Implementationsdiagramme (A) modellieren Problemstellungen in einem Entwurfs- und Implementationsdiagramm, welches aus mehreren Klassen besteht (M) stellen die Kommunikation zwischen Objekten grafisch dar (D) modellieren die obigen Diagramme unter Berücksichtigung der Vererbung, der gerichteten Assoziation, der Multiplizitäten und der Zugriffsmodifizierer (M) konkretisieren das Modell durch die Erstellung einer Dokumentation (M) organisieren und koordinieren kooperatives und eigenverantwortliches Arbeiten mindestens in der Implementationsphase eines Softwareprojekts (K) implementieren das Modell in einer objektorientierten Programmiersprache (I) interpretieren Fehlermeldungen, testen und korrigieren das erstellte Programm systematisch (I) präsentieren ihr Modell und Softwareprodukt ihren Mitschülern und stellen sich kritischen Rückfragen (A, D, K) beurteilen die Modelle und Softwareprodukte anderer Schüler (A, K) beurteilen Arbeitsorganisation und Arbeitsabläufe des Softwareprojekts (K) Beispielaufgabe: Es soll ein Medienverleihsystem modelliert und erstellt werden, in welchem Kunden die Möglichkeit haben sollen, Bücher oder DVDs auszuleihen. Alle Ausleihvorgänge sollen protokolliert werden. Es ergeben sich Fragestellungen wie Ist das Buch Harry Potter momentan verliehen?, In welchen DVDs spielt der Schauspieler Al Pacino mit? oder Wie hoch ist die Leihgebühr, die Kunde Meier zu zahlen hat?. Modellierung des Tic-Tac-Toe-Spiels Modellierung eines Ökohauses mit Heizsystem Modellierung eines Autos 16/25

17 Werkzeuge: BlueJ (mit Diagrammeditor) oder Eclipse Zeitbedarf: 18 Stunden Anmerkungen: Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Lehrkraft Methoden zum Speichern und Auslesen der anfallenden Daten in bzw. aus einem Datei- oder Datenbanksystem programmiert und sie den Schülerinnen und Schülern zur Verfügung stellt. Dadurch können sie ihre Methoden deutlich schneller testen. Der Schwerpunkt liegt hier bei der Modellierung, es geht hier nicht um die permanente Datenspeicherung. Das Konzept der Interfaces und der abstrakten Klassen muss in diesem Unterrichtsvorhaben noch nicht eingeführt werden. Es bietet sich an, diese Konzepte erst im Zusammenhang mit der Einführung der Suchbäume (s.u.) zu thematisieren. 17/25

18 Unterrichtsvorhaben Q1-III Thema: Modellierung und Implementierung von Anwendungen mit dynamischen, linearen Datenstrukturen (Liste, Stapel, Schlange) Leitfrage: Wie können beliebig viele linear angeordnete Daten im Anwendungskontext verwaltet werden? Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler... analysieren die Nachteile, die sich bei der Verwendung von Arrays ergeben (A) analysieren Teile von Implementationen dynamischer, linearer Datenstrukturen (A) stellen das Einfügen, Anhängen oder Löschen von Elementen in, an bzw. aus dynamische(n), lineare(n) Datenstrukturen grafisch dar (D) analysieren und verwenden das Konzept generischer Klassen (A, I) modellieren und implementieren Anwendungen, in welchen Objekte in dynamischen, linearen Datenstrukturen gespeichert werden (M, I) nutzen bei der Implementation einer Anwendung die Klassendokumentationen der dynamischen, linearen Datenstrukturen (I) präsentieren ihre Anwendungen und stellen sich kritischen Fragen ihrer Mitschüler (A, K) erläutern und beurteilen die Nachteile, die sich bei der Verwendung dieser dynamischen, linearen Datenstrukturen im Vergleich zu Arrays ergeben (A) Es sollen Postfixterme mittels eines Stapels ausgerechnet werden. Es sollen vollständig geklammerte Infixterme mittels eines Stapels in Postfixterme umgewandelt werden. Es soll eine Warteschlange einer Arztpraxis simuliert werden. Interessant wird diese Aufgabe, wenn es um eine Gemeinschaftspraxis geht, in welcher jeder Arzt eine eigene Warteschlange besitzt. Auch eine Prioritätenwarteschlange könnten in diesem Zusammenhang behandelt werden. Werkzeuge: BlueJ oder BlueJ/Eclipse Zeitbedarf: 20 Stunden 18/25

19 Anmerkung: Die dynamischen, linearen Datenstrukturen müssen nicht von den Schülerinnen und Schülern implementiert werden. Es kann jedoch sinnvoll sein, davon abzuweichen, sofern es die Zeit zulässt. 19/25

20 Unterrichtsvorhaben Q1-IV Thema: Modellierung und Nutzung von relationalen Datenbanken in Anwendungskontexten Leitfrage: Wie lassen sich Daten sinnvoll permanent speichern? Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler... erläutern die Nachteile von klassischen Dateisystemen (A) modellieren anwendungsbezogene Problemstellungen in einem Entity-Relationship-Diagramm (M, D) überführen ER-Diagramme in ein relationales Datenbankschema (M, D) erläutern die Wahl ihrer Primär- und Fremdschlüssel (A) modifizieren und korrigieren eine gegebene Datenbankmodellierung (M) erläutern die Eigenschaften normalisierter Datenbankschemata (A) überprüfen Datenbankschemata auf vorgegebene Normalisierungseigenschaften (D) überführen Datenbankschemata in die 1. bis 3. Normalform (M) verwenden die Datenbankabfragesprache SQL, um Informationen aus einer Datenbank zu extrahieren, wobei mindestens die folgenden Sprachelemente verwendet werden: SELECT (DISTINCT) FROM, WHERE, GROUP BY, ORDER BY, ASC, DESC, (LEFT/RIGHT) JOIN ON, UNION, AS, NULL, =, <>, >, <, >=, <=, LIKE, BETWEEN, IN, IS NULL, +, -, *, /, ( ), AND, OR, NOT, COUNT, SUM, MAX, MIN (I) präsentieren ihre Modelle und SQL-Anfragen und stellen sich den kritischen Fragen ihrer Mitschüler (K) untersuchen und bewerten die Auswirkungen der Verwendung von Datenbanken auf Mensch und Gesellschaft (A) untersuchen und bewerten Problemlagen, die sich durch den Einsatz von Datenbanken ergeben, hinsichtlich rechtlicher Vorgaben, ethischer Aspekte und gesellschaftlicher Werte (A) Schüler und ihre Noten verwalten eine Bibliothek simulieren Studierende, Dozenten und ihre Veranstaltungen verwalten soziale Netzwerke aufbauen 20/25

21 Aufzeichnung von Daten bei kostenloser Nutzung von Internetdiensten/Apps das Prinzip der Rabattkarten Werkzeuge: Zeitbedarf: 30 Stunden 21/25

22 Unterrichtsvorhaben Q2-I (ggf. schon in der Q1 beginnen) Thema: Modellierung und Implementierung von Anwendungen mit dynamischen,nichtlinearen Datenstrukturen Leitfrage: Wie können Objekte geschickt angeordnet werden, so dass ein schneller Zugriff möglich ist? Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler... stellen Binärbäume grafisch dar (D) stellen das Einfügen und Löschen von Daten in einen bzw. aus einem Binärbaum grafisch dar (D) erläutern den Sinn des Einsatzes von Schnittstellen (Interfaces) und modellieren Problemstellungen unter ihrer Zuhilfenahme im Zusammenhang mit Suchbäumen (A, I) modellieren und implementieren Anwendungen, in denen Objekte in Suchbäumen oder in allgemeinen Binärbäumen gespeichert sind (M, I) implementieren iterative und rekursive Algorithmen auf Binärbäumen (I) stellen insbesondere rekursive Algorithmen grafisch dar (D) präsentieren ihre Anwendungen und stellen sich den kritischen Fragen ihrer Mitschüler (K) analysieren, unter welchen Bedingungen der Einsatz von Suchbäumen besonders effizient ist (A) Das Morsealphabet als Binärbaum Telefon- oder Wörterbuch als Binärbaum Zeitbedarf: 21 Stunden Anmerkungen: Die Bäume selbst müssen nicht von den Schülerinnen und Schülern implementiert werden. Ggf. ist es dennoch sinnvoll, exemplarisch die Implementation der Suchmethode in einem Suchbaum zu analysieren, sofern es die Zeit erlaubt. 22/25

23 Unterrichtsvorhaben Q2-II Thema: Endliche Automaten und formale Sprachen Leitfragen: Wie kann man endliche Automaten genau beschreiben? Wie können Sprachen durch Grammatiken beschrieben werden? Welche Zusammenhänge gibt es zwischen endlichen Automaten und regulären Grammatiken? Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler... analysieren und erläutern die Eigenschaften endlicher Automaten einschließlich ihres Verhaltens bei bestimmten Eingaben (A) ermitteln die Sprache, die ein endlicher Automat akzeptiert (D) entwickeln zu einer Problemstellung endliche Automaten (M) stellen endliche Automaten in Form von Tabellen oder Graphen dar und überführen sie in die jeweils andere Form (D) analysieren und erläutern Grammatiken regulärer Sprachen (A) ermitteln die formale Sprache, die durch eine Grammatik erzeugt wird und umgekehrt (M) entwickeln zur Grammatik einer regulären Sprache einen zugehörigen endlichen Automaten und umgekehrt (M) beschreiben an Beispielen den Zusammenhang zwischen Automaten und Grammatiken (D) zeigen die Grenzen endlicher Automaten und regulärer Sprachen (A) Befehlsfolgen eines Roboters, der z.b. bis zu drei Giftstofftonnen anheben darf, sollen durch einen endlichen Automaten überprüft werden. Es soll eine Java- oder HTML-Teilsprache durch eine Grammatik beschrieben werden. XML-Dokumente, die einen festgelegten Aufbau besitzen sollen, sollen durch eine Grammatik beschrieben werden. Werkzeuge: Zeitbedarf: 21 Stunden 23/25

24 Unterrichtsvorhaben Q2-III Thema: Informatiksysteme (Einzelrechner, Rechnernetzwerke) und Kryptografie Leitfragen: Wie arbeiten Einzelrechner? Wie funktionieren Rechnernetzwerke? Wie kann man Daten verschlüsseln? Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler... erläutern die Ausführung einfacher maschinennaher Programme sowie die Datenspeicherung auf einer von-neumann-architektur (A) untersuchen und beurteilen Grenzen des Problemlösens mit Automatiksystemen (A) beschreiben und erläutern Netzwerk-Topologien (A) erläutern Client-Server-Strukturen (A) erläutern ausgewählte Eigenschaften von Netzwerkprotokollen (Ethernet, TCP, IP) (A) analysieren und erläutern die Eigenschaften und Funktionsweise symmetrischer und asymmetrischer Verschlüsselungsverfahren (Cäsar, Vigenère, RSA, Diffie-Hellman) (A, D) untersuchen und bewerten anhand von Fallbeispielen Auswirkungen des Einsatzes von Informatiksystemen, des Datenschutzes und des Urheberrechts (A) Thematisierung des Halteproblems Werkzeuge: Filius (optional) Zeitbedarf: 15 Anmerkung: Die Schülerinnen und Schüler müssen keine eigenen Client-Server-Anwendungen implementieren. 24/25

25 Unterrichtsvorhaben Q2-IV Thema: Suchen und Sortieren auf linearen Datenstrukturen, Wiederholung und ggf. Vertiefung aller Unterrichtsvorhaben Leitfrage: Wie kann man in linearen Datenstrukturen sortieren und in ihnen gespeicherte Inhalte effizient finden? Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler... implementieren und erläutern iterative und rekursive Such.- und Sortierverfahren unterschiedlicher Komplexitätsklassen (D, A, I) beurteilen die Effizienz von Algorithmen unter Berücksichtigung des Speicherbedarfs und der Zahl der Operationen (A) Lineare Suche Binäre Suche Sortieren durch Einfügen Werkzeuge: BlueJ oder Eclipse Zeitbedarf: 24 Stunden Anmerkungen: Es bietet sich an, die Such- und Sortierverfahren im Rahmen dieser Wiederholungsphase zu behandeln. Sie können in komplexere Aufgaben, in welchen die Modellierung und Implementierung von Software ohnehin wiederholt werden soll, eingebettet werden. 25/25