Curriculum Informatik Grundlagen Zusammenfassung des Inhalts: Einführung in den Aufbau von Computersystemen und ihren Bestandteilen. Verständnis der Arbeitsweise eines Rechners. Einführung Netzwerktechnik Einführung Internet-Dienste / -Technologien Begriffe und Elemente von Informationssystemen Einführung Web-Beschreibungssprachen Einführung in die Programmierung Modul Studiengang Umfang "Informatik Grundlagen" "Wirtschaftsingenieurwesen" "3 ECTS-Punkte" Durchführung: 1. Studienjahr/1. Semester Anzahl Lektionen 2-3 WL Verfasser: Martin Hüsler / Martin Stangl Erstellt am: 4.5.2011 Revidiert: 9.9.2013 Ausgabe für: Studienjahr 2013/2014 Dozenten: Martin Stangl / Martin Hüsler / Urs Adam
Inhaltsverzeichnis 1 Funktion im Rahmen der Gesamtausbildung...3 1.1 Leitidee...3 1.2 Operationalisierte Lernziele...3 1.3 Voraussetzungen...3 1.4 Dispositionsziel...3 1.5 Überblick...4 1.6 Verteilung der angestrebten Kompetenz...4 1.7 Arbeitsaufwand...4 2 Unterrichtsorganisation...5 2.1 Lern- und Arbeitsformen im Studium...5 2.3 Leistungsbeurteilung...5 2.4 Arbeitsmittel/Hilfsmittel...5 3 Themen der Unterrichtsblöcke...6 3.1 Aufbau und Arbeitsweise des Computers...6 3.2 Netzwerke...6 3.3 Einführung Internet-Technologien...7 3.4 Einführung in die Programmierung...7 4 Planung...8 4.1 Stoffplan...8 curriculum_informatikgrundlagen_2013.doc Seite 2 12.09.2013
1 Funktion im Rahmen der Gesamtausbildung Curriculum "Informatik Grundlagen" 1.1 Leitidee Der Unterricht soll eine Einführung in die wichtigsten Gebiete der Netzwerktechnik und Informatik geben. Die Studierenden müssen einen Überblick der verwendeten Konzepte erhalten und verstehen. Der Unterricht ist in 4 Schwerpunkte unterteilt: 1. Aufbau und Arbeitsweise des Computers, digitale Darstellung von "Daten" 2. Netzwerke 3. Einführung Internet -Technologien 4. Einführung in die Programmierung 1.2 Operationalisierte Lernziele Die Studierenden kennen den Aufbau und die Arbeitsweise eines Computers. Sie kennen die Bedeutung der Betriebssysteme und anderer Software. Die Studierenden kennen nach diesem Unterricht den funktionellen Ablauf bei der Datenübermittlung, die wichtigsten Komponenten eines Netzwerkes und die elementaren Netzwerkprotokolle. Die Studenten können die Dienste des Internets nutzen und wissen wie der Datentransfer funktioniert. Weiter können sie eigene Webseiten entwickeln und dabei Techniken wie HTML und CSS einsetzen. Sie haben auch erste Erfahrungen mit einer Programmiersprache gemacht und sind in der Lage in MS Excel eigene Funktionen zu implementieren. 1.3 Voraussetzungen Der Unterricht wird im 1. Semester des 1. Studienjahres abgehalten. Die Studierenden müssen keine speziellen Anforderungen erfüllen. 1.4 Dispositionsziel Die Studierenden erweitern ihr Wissen selbständig mittels Fachliteratur jeder Art. Sie sind auch bereit, mit englischen Unterlagen aus dem Internet zu arbeiten. Sie sind offen, sich in neue Technologien einzudenken. Sie ersehen die Wichtigkeit, sich ständig auf einem aktuellen Stand der Technik zu halten. curriculum_informatikgrundlagen_2013.doc Seite 3 12.09.2013
1.5 Überblick Dieser Kurs hat zum Ziel, allen Studenten einen Einblick in die aktuellen Techniken der Informationsverarbeitung zu gewähren. Dabei wird im ersten Block der Aufbau und die Arbeitsweise eines Computers erläutert. Um die Theorie noch zu vertiefen wird ein Computer von Grund auf in einem Praktikum zusammengebaut. Die Studierenden kennen die Rechenweise von Computern, die PC- Architektur, die Bedeutung der Betriebssysteme und Standardsoftware. Im zweiten Block, Netzwerktechnik, werden die Grundlagen der Vernetzung und Datenübertragung erarbeitet. Erklärungen sollen das Verständnis erleichtern. Im dritten Teil werden die Grundlagen zum Themenbereich Internet vermittelt. Alle sollen wissen, was sich hinter einem Browser abspielt. Es werden Übungen zu den Themen E- Mail, News und Filetransfer durchgeführt. Auch eine eigene Website wird geschrieben und Themen wie CSS und XML werden in Übungen erläutert. Im vierten und letzten Teil lernen die Studenten die Grundkonzepte des Programmierens anhand MS Excel, wo sie eigene Funktionen implementieren. 1.6 Verteilung der angestrebten Kompetenz Kompetenz Art Profil K1=35% Wissens-Fragen K2=25% Verständnis-Fragen K3=25% Anwendungs-Fragen K4=5% Analyse-Fragen K5=5% Synthese-Fragen K6=5% Beurteilungs-Fragen 1.7 Arbeitsaufwand Das Modul zählt drei ECTS-Punkte, was einem Arbeitsaufwand von 90 Arbeitsstunden entspricht. Die Studierenden sind somit gehalten, in etwas denselben Arbeitsaufwand wie im Stundenplan vorgesehen noch zu Hause zu erbringen. Dieser Aufwand kann, je nach Vorkenntnissen, stark variieren. curriculum_informatikgrundlagen_2013.doc Seite 4 12.09.2013
2 Unterrichtsorganisation 2.1 Lern- und Arbeitsformen im Studium Der Unterricht wird hauptsächlich als Vorlesung abgehalten (50%). Zusätzlich wird er mit Fallstudien, praktischen Übungen, Gruppenarbeit und Einzelarbeit ergänzt. Als Hilfsmittel wird die Tafel, Aufgaben auf dem Web, Musterlösungen, Folien und Skriptteile eingesetzt. Der Unterricht findet wöchentlich in Blöcken á 3 Lektionen statt. Etwa die Hälfte der Stunden wird für Theorie (z.t. Vorlesung) verwendet und in der anderen Hälfte finden betreute praktische Übungen (meist am Computer) statt. Unterrichtsform Anteil Profil Vorlesung(Theorie) 25% Vorlesung(Beispiele) 20% Präsentationen 5% Gruppenarbeit 15% Einzelarbeit 30% Tutorial/Leitprog. 5% 2.3 Leistungsbeurteilung Die Leistungsbeurteilung wird wie folgt durchgeführt: Es findet nach Abschluss des Semester eine Modulschlussprüfung statt (Dauer: 90min / 90 Punkte können erreicht werden). Falls diese bestanden wird, werden für dieses Modul 3 ECTS-Punkte gutgeschrieben. Während dem Semester können in 4 Übungskontrollen je 2 Punkte (insgesamt maximal 8 Punkte) erreicht werden, welche zu den erreichten Punkten der Modulschlussprüfung addiert werden. 2.4 Arbeitsmittel/Hilfsmittel Den Studierenden wird das Buch Einführung in die Informatik von H.-P. Gumm & M. Sommer, Oldenbourg Verlag, empfohlen. Ausserdem für den vierten Teil das Buch Excel 2010 VBA-Programmierung von Microsoft Press welches auch im 3. Semester im Modul Programmieren und Datenbanken weiterverwendet werden kann. Für die praktischen Übungen und die Hausaufgaben wird ein eigener Laptop benötigt. Für jedes Teilgebiet werden Unterlagen abgegeben und auf dem "Active Directory" oder auf den Webseiten der Dozierenden zur Verfügung gestellt. - Schulzimmer mit Netzwerkanschluss und Videobeamer. - Persönlicher Notebook, Microsoft Windows 7, XP oder Vista - MS Office 2010 curriculum_informatikgrundlagen_2013.doc Seite 5 12.09.2013
3 Themen der Unterrichtsblöcke In der Folge werden die vier Hauptblöcke des Faches genauer erläutert. Jeder Block beinhaltet den Unterrichtsstoff für ca. 9-12 Lektionen. 3.1 Aufbau und Arbeitsweise des Computers 3.1.1 Ziel Die Studierenden sollen den Aufbau und die Arbeitsweise eines Computers kennen. Sie sollen weiter die Bedeutung der Betriebssysteme, Programmiersprachen und der internen Datendarstellung in digitalen Computern kennen. Sie können die Begriffe "Skriptsprache"/"Interpreter", "Programmiersprache"/"Compiler" einordnen. 3.1.2 Inhaltsübersicht: Digitale Datendarstellung: Bits&Bytes, Zahlensysteme, 2er-Komplement, Wertebereiche, Umrechnungsmethoden, Gleitkomma-Darstellung Codes, ASCII, ANSI,Grundlagen von Fehlererkennung/Korrektur mittels Parity (es braucht Redundanz), Gleitkomma-Darstellung Mantisse/Exponent. Problematik von Gleitkommazahlen, "Daten wie interpretieren", Datentypen, Softwareaufbau, Virtuelle Maschinen, Cloud Computing. Sie beschäftigen sich mit den Hardwareelementen eines Computers im Selbststudium als Vorbereitung für das Praktikum "PC-Zusammenbau" 3.1.3 Transfer: Im Vorlesungs-Unterricht wird die Theorie erläutert. Dazu werden Powerpoint-Folien verwendet. Die Studierenden ergänzen die Folien und machen Notizen. Es werden jeweils ergänzende Unterlagen abgegeben. Anschliessend wird selbständig geübt. In Halbklassen wird ein Praktikum PC-Zusammenbau durchgeführt, damit alle einmal selbst einen PC zusammengestellt haben. Praktische Übungen und Aufgaben gibt es zu folgenden Themen: Zahlensysteme, Gleitkomma, Binärbrüche (mehrheitlich Papier-Übungen ) 3.2 Netzwerke 3.2.1 Ziel: Die Grundlagen der Datenübermittlung werden erläutert (Fehlererkennung, Modulationsverfahren, Protokolle, Einteilung der Netzwerke). Die Studierenden kennen den funktionellen Ablauf bei der Datenübermittlung, die wichtigsten Netzwerkkomponenten, die elementaren Netzwerkprotokolle und die grundlegenden Sicherheitsprobleme. 3.2.2 Inhaltsübersicht: OSI-Modell, Einteilung der Netzwerke (LAN, WAN, GAN, MAN), Netztopologien (Stern, Ring, Bus), öffentliche Datenübertragung, Übertragungsmedien, Übersicht TCP/IP (Organisationen, IP-Adressen, DNS, Analyse der Protokolle), Ethernet, Internet Protocol IP, User Datagram Protocol UDP, Transmission Control Protocol TCP, Internet Applikationen 3.2.3 Transfer: Die Studierenden erhalten während dem Unterricht Unterlagen, die sie jeweils mit Notizen ergänzen können. In der Vorlesung wird gezeigt, wie man die Theorie anwenden kann. Zu diesen Grundlagen werden Unterlagen abgegeben. curriculum_informatikgrundlagen_2013.doc Seite 6 12.09.2013
3.3 Einführung Internet-Technologien Im Block Einführung Internet-Technologien werden Internet-Dienste und Webbeschreibungssprachen vorgestellt. 3.3.1 Ziel: Jeder Studierende ist in der Lage eine eigene Website zu erstellen. Weiter kennt er aktuelle Techniken wie CSS, PHP und XML. Das Wissen zu diesen Themen wird in Übungen vertieft. Die Studierenden werden auf eine gleiche Ebene gebracht, was das Wissen bezüglich Internet-Dienste angeht. Jeder kann die Dienste selbständig nutzen und jeder kennt die Funktionsweise dieser Dienste. 3.3.2 Inhaltsübersicht: Entstehungsgeschichte des Internets, HTML-Tags erklärt, Notepad, Webbrowser- Quelltext, Selfhtml-Skript, Entwicklung des ersten Webeditors (Steve Outtrim), Entwicklung Netscape und Microsoft, Webeditoren Vor- und Nachteile (AOLPress, Frontpage), Webdesign, Bildformate (gif, jpg), CSS, XML, Ausblick in PHP Arpanet, Router, Protokoll http, IP-Nummern, Organisation, Switch, Dienste, Datenpakete, DNS, Firewall, Suchmaschinen, Meta Tags, E-Mail, Mail-Server, Portnummern, Protokolle, IP-Adressen, Subnetze, Netmask, Standleitung, Dial Up, FTP 3.3.3 Transfer: Die Studierenden erhalten während dem Unterricht Unterlagen, die sie jeweils mit Notizen ergänzen können. In der Vorlesung wird mit Demonstrationen gezeigt, wie man die Theorie anwenden kann. Anschliessend wird selbständig geübt. Praktische Übungen und Aufgaben gibt es zu folgenden Themen: FTP und TCP/IP sowie HTML, CSS, XML, Kurzeinführung in Datenbanken. Zu diesen Grundlagen werden Unterlagen abgegeben. 3.4 Einführung in die Programmierung 3.4.1 Ziel: Die Studierenden erhalten eine Einführung in die Programmiertechnik. Es werden Variablen, Konstanten, Typen, Deklarationen, Operatoren, Arrays, Kontrollstrukturen und Funktionen vorgestellt. Die Studierenden sind in der Lage eigene Funktionen für MS-Excel zu programmieren. 3.4.2 Inhaltsübersicht: Programmierung allgemein, VBA-Editor, Sicherheitseinstellungen Macrorecorder, Debuggen, Hilfe, Kommentare, Konventionen Datentypen, Variablen, Konstanten, Ein- und Ausgabedialoge, Arrays, Zellen, Zeilen und Spalten, Entscheidungen, Schleifen, Zusammenfassungen, Funktionen, Argumente Programmierübung mit Praxisbeispiel. 3.4.3 Transfer: Die Studierenden erhalten während dem Unterricht Unterlagen, die sie jeweils mit Notizen ergänzen können. In der Vorlesung wird mit Demonstrationen gezeigt, wie man die Theorie anwenden kann. Anschliessend wird selbständig geübt. Praktische Übungen und Aufgaben runden das Thema ab. curriculum_informatikgrundlagen_2013.doc Seite 7 12.09.2013
4 Planung 4.1 Stoffplan In einem separaten File finden Sie eine detaillierte, Wochenplanung des Unterrichts unter Berücksichtigung von Ferien, Feiertagen, Blockwochen etc. Die Hauptdozenten (Martin Stangl, Martin Hüsler) können zu aktuellen Themen externe Referenten einladen. Die Note der Modulschussprüfung (Dauer: 90min / 90 Punkte können erreicht werden) am Ende des Semesters entscheidet, ob das Modul bestanden wurde. Während dem Semester können in 4 Übungskontrollen maximal 8 Punkte erreicht werden, welche zu den erreichten Punkten der Modulschlussprüfung addiert werden. curriculum_informatikgrundlagen_2013.doc Seite 8 12.09.2013