Lehrplan

zum Fach

Informatik

(Stand zum Schuljahr 2008 /09) Grundlagen/Voraussetzungen: - Lehrplan für die Regelschule und das Gymnasium Thüringen Wahlfach Informatik / Wahlunterricht Informatik, 2001 - Lehrplan für das Gymnasium Thüringen - Informatik, 1999 1. Informatikunterricht an der Deutschen Schule Washington DC Dieser Lehrplan der deutschen Schule Washington DC beruht auf dem Lehrplan für die Regelschule und das Gymnasium Thüringen - Wahlfach Informatik / Wahlunterricht Informatik, 2001und dem Lehrplan für das Gymnasium Thüringen - Informatik, 1999. Aufgrund einer abweichenden Stundentafel ist der Lehrplan teilweise um Elemente üblicher Medienkonzepte erweitert. Der Informatikunterricht soll entsprechend dem Konzept der Grundbildung die Lernkompetenz der Schülerinnen und Schüler steigern. Dies bedeutet konkret, dass die Sach-, Sozial-, Selbst- und Methodenkompetenz im Umgang mit Informations- und Kommunikationssystemen erweitert werden sollen. Neben dem Erwerb von Kenntnissen, Fähigkeiten und Handlungskompetenz in der Mittelstufe soll in die Oberstufe die Studierfähigkeit herausgebildet werden. Wichtig sind dabei der sinn- und verantwortungsvolle Umgang mit Informationen und den modernen Medien sowie die Fähigkeit zur Einschätzung der Nutzung von Informatiksystemen und der gesellschaftlichen Auswirkungen dieser Nutzung. Die obigen Kompetenzen werden durch die folgenden Leitlinien (LL) konkretisiert. Leitlinie 1: Umgang mit Information

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Die Schüler sollen 1.1. Verständnis für informationelle Modelle und Prozesse in Natur, Technik und Gesellschaft entwickeln und wesentliche Merkmale von Information erkennen, 1.2. computergestützte Kommunikationsnetze als Bestandteil soziotechnischer Systeme erkennen und nutzen, 1.3. Digitalisierung und binäre Codierung als Prinzipien technischer Informationsverarbeitung erkennen und 1.4. die Gewährleistung der Sicherheit der Daten als eine Grundvoraussetzung für die Informationsverarbeitung begreifen. Leitlinie 2: Wirkprinzipien von Informatiksystemen Die Schüler sollen 2.1. den Aufbau und die Wirkungsweise von Informatiksystemen in ihrer Einheit von Hard- und Software kennen, 2.2. Computer als universelle informationsverarbeitende Maschinen verstehen und die Programmierbarkeit als zentrales Prinzip erkennen, 2.3. die in der Schule vorhandenen Informatiksysteme entsprechend den konkreten Aufgabenstellungen nutzen können und 2.4. die Fähigkeit erwerben, sich selbstständig in die Nutzung von Informatiksystemen einzuarbeiten. Leitlinie 3: Problemlösen mit Informatiksystemen Die Schüler sollen 3.1. Probleme mit Methoden der Informatik lösen können, 3.2. Modellbildung als ein zentrales Element des Problemlösens mit Informatiksystemen erkennen, 3.3. zur Lösung von Problemen adäquate Werkzeuge auswählen und anwenden können, 3.4. Problemlösungen hinsichtlich ihrer Relevanz, Korrektheit und Effizienz beurteilen können, 3.5. prinzipielle Grenzen der Formalisierbarkeit und Berechenbarkeit kennen und 3.6. befähigt sein, kreativ, selbstkritisch, zielstrebig und im Team an Problemlösungen zu arbeiten.

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Leitlinie 4: Auswirkungen der Informatik auf Individuum und Gesellschaft Die Schüler sollen 4.1. einen Einblick in die historische Entwicklung von Informatiksystemen erhalten, 4.2. gesellschaftlich bedeutsame Anwendungen der Informations- und Kommunikationstechniken an Beispielen darstellen können, 4.3. informationelle Selbstbestimmung als Grundrecht verstehen und deshalb mit personenbezogenen Daten sachgerecht und sozial verantwortlich umgehen und 4.4. Chancen und Risiken des Einsatzes komplexer Informatiksysteme erkennen und zu deren verantwortungsvollem Anwenden bereit sein. Die Leistungsbewertung erfolgt nach den drei vorgegebenen Anforderungs-bereichen des Thüringer Lehrplans. Die Leistung kann erbracht werden durch mündliche, schriftliche und praktische Arbeiten. Langfristige Arbeiten am PC und Projektarbeiten bieten zudem wichtige Möglichkeiten zur Leistungserbringung, da durch sie gezielt die Kommunikations- und Kooperationsfähigkeit beurteilt werden kann.

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2. Klassenstufenbezogene Pläne 2.1. Struktur Informatik wird an der Deutschen Schule Washington D.C. ab dem 7. Jahrgang unterrichtet und kann dann bis zum Abitur gewählt werden. Im 8. Und 9. Jahrgang kann Informatik als Wahlfach zusammen mit NWP (naturwissenschaftliches Praktikum) statt Latein gewählt werden. Im 10. Jahrgang besteht die Möglichkeit, Informatik zusätzlich zu belegen. Dies ist die Voraussetzung für die Wahl von Informatik als Grundkursfach im 11. Und 12. Jahrgang. Informatik wird mit folgenden Wochenstunden unterrichtet: - 7. Jahrgang: einstündig - 8. Jahrgang: zweistündig - 9. Jahrgang: zweistündig - 10. Jahrgang: zweistündig - 11. Jahrgang: zweistündig - 12. Jahrgang: zweistündig Der Informatikunterricht kann grundsätzlich von allen Schülern auf Gymnasial-schul- und Realschulniveau belegt werden. Es ist bei der Aufgabenstellung und bei der selbständigen Arbeit am PC geeignet zu differenzieren. Die praktische Arbeit am Computer ist wichtiger Bestandteil des Unterrichts. Für jeweils ein oder höchstens zwei Schüler wird ein Computerarbeitsplatz bereitgestellt. Es werden 28 Wochenstunden pro Schuljahr für die Stoffvermittlung zugrunde gelegt. Die in der folgenden Übersicht in Klammern angegebenen Stundenzahlen dienen der Orientierung. Sie sind nicht verbindlich. Themenbereiche in der Klassenstufe 7: 1. Anwenderprogramme (10) 2. Computernutzung und Internet (4) 3. Einführung in die Programmierung und Algorithmierung (14) Themenbereiche in der Klassenstufe 8: 4. Gestaltung von Web – Seiten (20) 5. Logik, Rechnen und Speichern beim PC (20) 6. Kodierung und Verschlüsselung von Daten (8)

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7. Einführung in die informationsverarbeitendeTechnik (8) Themenbereiche in der Klassenstufe 9: 8. Multimediale Welt (28) - Multimediale Präsentationen - Erstellung eines Videos 9. Daten und Datenbanken (28) Themenbereiche in der Klassenstufe 10: 10. Grundlagen des strukturierten Programmierens mit einer objektorientierten Programmiersprache (28) 11. Modellierung von Problemstellungen mit Automaten (28) Themenbereiche in der Klassenstufe 11: 12. Softwareentwicklung (20) 13. Programmiersprachen (18) 14. Netzwerke (18) Themenbereiche in der Klassenstufe 12: 15. Gesellschaftliche und theoretische Probleme der Informatik (28) - Datenschutz und Datensicherheit - Geschichte der Informatik - Algorithmentheorie 16. Anwendungen der Informatik (14) 17. Prüfungsvorbereitung (14) 2.2 Lernziele und Inhalte des Unterrichts 2.2.1 Klassenstufe 7

Lernziele/Inhalte Bemerkungen / Leitlinie 1. Anwenderprogramme - Textverarbeitung - Präsentation

- LL 2.3, 2.4 (word, ppt) - Grundlagen: Speichern, Anmelden, … - Schrift, Tabelle, Bild, Aufzählungen - Objekte, Eigenschaften (Größe, Kontrast), Animation,

2. Computernutzung und - LL 1.2, 1.4, 4.3, 4.4 (ie, firefox)

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Internet - Internet und Suchmaschinen richtig nutzen - Nutzen und Gefahren des Internet

- Client, Server, Provider, LAN, WAN - Browser, Suchen, Glaubwürdigkeit, WIKI, LEO - Chat, Persönlichkeit, „Wo ist Klaus“,

3. Einführung in die Programmierung und Algorithmierung - Problemlösungsprozess - Algorithmusbegriff - Grundlagen einer objektorientierten Programmiersprache - Grundstrukturen der Programmierung

- LL 2.2, 3.1, 3.2, 3.6 (delphi) - Problem, Ansatz, Formalisierung - Rezept, Bedienungsanleitung - vorzugsweise Delphi, Objekt, Eigenschaft, Ereignis, graphisch - Sequenz, Alternative, Zyklus

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2.2.2 Klassenstufe 8

Lernziele/Inhalte Bemerkungen / Leitlinie 4. Gestaltung von Web – Seiten

- Einführung in die Programmiersprache HTML - Schriftgestaltung mit HTML und CSS—Style - Bilder für Web – Seiten aufbereiten - Links - Tabellen - Frames - Formulare

- LL 2.2, 4.3, 3.3, 3.6 (notepad), HTML – Editoren (phase5)

- tag, head, body, hypertext, ftp, Grundgerüst

- Schriftart, -größe, Farben, Laufschrift, Überschrift

- Bildgrößen, Konvertierung, Formate

- Arten von Links, Bilder als Links

- (num.) Listen, Zeile, Datenfeld - geschichtliche Entwicklung - JavaScript, php in Beispielen

5. Logik, Rechnen und Speichern beim PC - Duales Zahlensystem - Logische Verknüpfungen - Addition und Subtraktion im Dualsystem - Technische Umsetzung am PC - Halb- und Volladdierer - Flip-Flop als Speicher - Computer-Architektur und Datenwege

- LL 1.3, 2.1, 3.1, 3.3, 3.4, 3.6, 4.1 - (Digitalsimulator) - Dezimal, beidseitige Umwandlungen - AND, OR, NOT - Vergleich Dezimalsystem - CPU, IR, ALU - kombinierte Logikbauteile - RS, Master-Slave - Von-Neumann, CPU, RAM, Mikrobefehle

6. Kodierung und Verschlüsselung von Daten - Kodierung von Informationen - Verschlüsselungsverfahren - Verschlüsselung im Internet

- LL 1.1, 1.4, 3.6, 4.1 - (delphi) - ASCII, Dual, Redundanz - Cäsar, Block, XOR - https, ssh, RSA-Verfahren, Passwörter

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7. Einführung in die informationsverarbeitende Technik - Einführung und Besonderheiten der Computerausstattung - Teilgebiete der Informatik - Grundbegriffe der Informatik - Aufbau des Computers

- LL 1.1, 1.2, 2.1, 2.2, 4.1, 4.2 - PC, Netzwerk, Multiuser, Hardware, Software, Betriebssystem - Programm, technisch, Daten, Modell - Informationen, Modellierung - EVA-Prinzip, Von-Neumann

2.2.3 Klassenstufe 9

Lernziele/Inhalte Bemerkungen / Leitlinie

8. Multimediale Welt 1 Multimediale Präsentationen - Aufbau einer Multimedia – Show mit Ton und Bild - Nutzung von Anwendersoftware zur Erstellung multimedialer Präsentationen - Erstellung einer Präsentation zu einem Vortrag aus einem frei wählbaren Unterrichtsfach.

- LL 1.3, 2.1, 2.3, 2.4 - (ppt), Headset - Video-, Audiosequenz, Erstellen, Downloaden - Powerpoint, OpenOffice Impress - Fächerübergriff, Deutsch, Englisch, …

Multimediale Welt 2

Erstellung eines Videos - Bild- und Tonformate - Aufnahmetechniken - Bearbeitung von Video- und Audiodateien

- LL 2.3, 2.4, 3.6, 4.3, 4.4 - (Magix video deLuxe, music maker, music studio), Kamera, Headset - Eigenes Projekt - Größe, Historie, Konvertierung - Datenimport, live, versetzt, Bitrate - Schneiden, vertonen, überblenden, Menü, Text, wav, mp3, mp4

9. Daten und Datenbanken - Tabellenkalkulation - Arbeit mit Datenbanken - ER-Modellierung - SQL Abfragen

- 1.1, 1.2, 1.4, 2.1, 3.2, 3.4, 4.2, 4.3, 4.4 - (excel, access, mySQL, Apache) - Daten, „Haus vom Nicol.“, Sortieren

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- Anlegen, Import, csv, Filtern, Suchen - Sportverein, Schülerdatenbank - SELECT, FROM, WHERE, im Netz

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2.2.4 Klassenstufe 10

Lernziele/Inhalte Bemerkungen / Leitlinie

10. Grundlagen des strukturierten Programmierens mit einer objektorientierten Programmiersprache - Algorithmusbegriff - Problemlösungsprozess - Einfache Datentypen - Anwendung algorithmischer Grundstrukturen auf einfache Probleme und Umsetzung in einer Programmiersprache - Kontrollstrukturen - Strukturierte Datentypen

- Prozeduren und Funktionen als grundlegendes Strukturierungsmittel - Modularisierung - Rekursion - Sortieralgorithmen

- LL 2.2, 2.3, 3.1, 3.3, 3.4, 3.6 - (delphi, java) - Merkmale eines Algorithmus, Beispiele für Algorithmen aus anderen Unterrichtsfächern - vom Problem zum Algorithmus - logische, numerische, alphanum. Datentypen - Fallunterscheidungen, Menüstrukturen u.ä. - Feld, Verbund, Zeiger - auch mit Parameterübergabe - Zerlegung größerer Probleme in Teilprobleme - Iteration, Backtracking - Quicksort, Bubbles., Komplexität

11. Modellierung von Problemstellungen mit Automaten - endliche Automaten - Kellerautomaten - Turingmaschinen - Zelluläre Automaten

- LL 3.1, 3.2, 3.3, 3.5, 4.1, 4.2

- Zustand, Übergang, Eingabe Ausgabe, Graphische Darstellung, Texterken-nung, Smiley, Würfel - Speicher, LIFO statt FIFO - Berechenbarkeit, Biber, - Sirpinsky, gut, böse und schlau, Bakterien, Fraktale, Palindrome

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2.2.5 Klassenstufe 11

Lernziele/Inhalte Bemerkungen / Leitlinie 12. Softwareentwicklung - Weiterführung der Modularisierung größerer Probleme - Benutzung fertiger Softwarekomponenten - Softwareprojekt als Klausurersatz

- LL 2.4, 3.3, 3.6 - (delphi) - sprachliche Umsetzung, Aufteilung von Aufgaben, Festlegungen - Implementierung von externen Methoden und Klassen - Ein komplexes, anwendungsorientier-tes Problem wird analysiert, in über-schaubare Module zerlegt und arbeits-teilig in Kleingruppen entwickelt.

13. Programmiersprachen - Programmierparadigmen - Grundlagen weiterer Programmiersprachen - Äquivalenz von Sprachen und Automaten

- LL 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 4.1 - Historische Entwicklung - imperativ, objektorientiert, logik-orientiert, funktional (am Beispiel), - endliche Automaten und reguläre Sprachen, kontextfreie Sprachen und Kellerautomaten

14. Netzwerke - Arbeit in Netzwerken - verschiedene Strukturen - Internet und seine Dienste

- 1.2, 1.4, 2.1, 2.2, 3.2, 3.6, 4.1 - ISO/OSI 7-Schichten-Modell - LAN, WAN, P2P, Domäne, Subnetze - MAIL, WWW, FTP, PHP, SQL

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2.2.6 Klassenstufe 12

Lernziele/Inhalte Bemerkungen / Leitlinie 15. Gesellschaftliche und theoretische Probleme der Informatik 1 Datenschutz und Datensicherheit - Zugriffschutz - Schutz persönlicher Daten - Computerviren - Datenschutz

- LL 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 4.3, 4.4

- Zugriffsrechte, Passwörter, Cracker

- Kryptographie, Steganographie

- Funktionsweise - Bundesdatenschutzge

setz, USA Gesellschaftliche und

theoretische Probleme der Informatik 2

Geschichte der Informatik - Entwicklung der

Informations-verarbeitung im Zusammenhang mit der Entwicklung der Menschheit

- Auswirkungen technischer Entwicklungen und gesellschaftlicher Notwendigkeiten auf die Computerentwicklung

- Persönlichkeiten der Computerge-schichte

- LL 1.1, 1.2, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 - Information, Rechenmaschinen, Zahlensysteme - Buchdruck, Feinmechanik, Relais, Telefon, Röhren, Transistoren, ICs - z.B.: Leibnitz, Pascal, Bab-bage, Zuse, v. Neumann, Turing...

Gesellschaftliche und theoretische Probleme der Informatik 3

Algorithmentheorie - Berechenbarkeit - Komplexität und

Effektivität

- LL 3.4, 3.5 - z.B.: Halteproblem, Turingmaschinen - Such- und Sortieralgorithmen, Stundenplanung, Datenbanken

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16. Anwendungen der Informatik (Auswahl zum Einblick in …) - Thema 1: die Technische Informatik - Thema 2: das logik-orientierte Programmieren

- Thema 3: formale Sprachen

- LL 1.1, 1.3, 2.1, 2.3, 3.5, 4.2 - A/D – Wandler K8055 - Gatter, Multiplikation, HA, VA, Addierwerk, Mux, DMux, Messen Steuern, Regeln mit dem PC - Parser und Interpreter, Backtracking, 4-Farben-Problem - Terminalsymbol, Nichtterminal., BNF

17. Prüfungsvorbereitung - findet im Kurshalbjahr 12/2 statt. - Ersatz: Projektarbeit, z.B. Robotik

Lutz Hoffmann – von Bredow – Fachkonferenzleiter Informatik