Modulreihe: Grundlagen der Informatik

Wolfgang Braun
Rastatt, im Mai 2017
Westermann Gruppe
Postfach 3320
38023 Braunschweig
[email protected]
Modulreihe:
Grundlagen der Informatik für Berufliche Oberschulen und Fachoberschulen
nach dem neuen Lehrplan für Bayern, gültig ab dem Schuljahr 2017/18.
Einsetzbar für alle Schüler, aufbauend auf einem Mittleren Bildungsabschluss.
Modulreihe: Grundlagen der Informatik
Die Zielgruppe der vorliegenden Buchreihe sind Schülerinnen und Schüler, die –
aufbauend auf einem Mittleren Schulabschluss – beabsichtigen, die allgemeine oder
fachgebundene Hochschulreife / Fachhochschulreife zu erwerben. Grundlage für die
Ausarbeitung der Inhalte ist der Lehrplan für die Fachoberschulen/Berufsoberschulen
in Bayern. Die Titel eignen sich darüber hinaus gut zum bundesweiten Einsatz in
allen Schulen vergleichbaren Niveaus. Folgende Einzelbände stellen flexibel
einsetzbare Module zu ausgewählten Fachbereichen der Informatik bereit:
Modul 1:
Modul 2:
Modul 3:
Modul 4:
Modul 5:
Modul 6:
Gesellschaft und Informatik
Technische Grundlagen (erschienen im Mai 2017)
Netzwerke realisieren
Visualisierung von Daten
Modellierung und Auswertung relationaler Datenbanken
Grundlagen der Softwareentwicklung: Prozedurale Programmierung,
objektorientierte Analyse und Systementwicklung
Modul 7: Gestaltung von IT-Anwendungen
Modul 8: Modellbildung und Simulation
Modul 9: ERP-Systeme (Finanzbuchhaltung/Material- und Produktionswirtschaft)
Modul 10: IT-Projekte
Inhalt des ersten Moduls: Gesellschaft und Informatik
1. Die Rolle der Informatik im Alltag
1.1. Informationssysteme bestimmen die Kommunikation
1.2. Industrie 4.0 – Die digitale Herausforderung
1.3. E-Commerce: Informationstechnologie verändert den Handel nachhaltig
1.4. Informatiksysteme in Wissenschaft, Forschung und der Medizin
2. Einfluss von Informatiksystemen auf Gesellschaft und Politik am Beispiel Soziale
Netzwerke
2.1. Soziale Medien: Die Bühne zur Selbstdarstellung
2.2. Meinungsbildung in sozialen Netzwerken: Sich Gehör verschaffen und
Einfluss nehmen
2.3. Soziale Netzwerke als Instrument der Politik
2.4. Die Bedeutung sozialer Medien für Unternehmen
2.5. Problemfelder sozialer Netzwerke
2.5.1. Fakes & Social Bots: Weit entfernt von Kommunikation
2.5.2. Das Internet ist für alle da: Nutzergruppen im Interessenkonflikt
3. Das Internet – unendliche Weiten, aber kein rechtsfreier Raum
3.1. Urheberrecht im Internet
3.1.1. Das deutsche Urheberrechtsgesetzt
3.1.2. Korrekte Nutzung geschützter Inhalte: Zitieren
3.1.3. Konsequenzen bei Urheberrechtsverletzungen
3.1.4. Ein Lösungsansatz: Creative-Commons-Lizenzen
3.2. Persönlichkeitsrecht und Recht am eigenen Bild
4. Datenschutz ist Persönlichkeitsschutz
4.1. Bundesdatenschutzgesetz
4.1.1. Welche Daten sind schutzwürdig?
4.1.2. Verstöße gegen das Datenschutzgesetz und Rechte der Betroffenen
4.2. Praxis-Tipps für den Schutz von Daten
4.3. Wie viel gebe ich unbewusst von mir preis? Beispiel: Tracking und CrossDevice-Tracking
4.4. Datenaustausch: Verschlüsselungssysteme im Einsatz
4.4.1. Symmetrische Schlüssel
4.4.2. Asymmetrische Schlüssel
4.4.3. Hybride Verschlüsselungsverfahren
4.4.4. Verschlüsselungen mit dem TLS-Protokoll
4.4.5. Anforderungen an vermeintlich sichere Systeme
4.4.6. Anwendungsbeispiele verschiedener Verschlüsselungsverfahren
5. Adressatengerechte Kommunikation im digitalen Raum: Wie teile ich mich mit?
5.1. Netikette im Sozialen Netzwerk
5.2. Netikette in Foren und auf Pinnwänden
5.3. Netikette für E-Mail-Konversation
6. Dark-Net: Das verborgene Internet
6.1. Die helle Seite des Darknets
6.2. Die dunkle Seite des Darknets
Inhalt des zweiten Moduls: Technische Grundlagen (seit Mai 2017 auf
dem Markt)
1.
1.1
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4
1.2
1.3
1.3.1
1.3.2
1.3.3
1.4
1.5
1.5.1
1.5.2
1.6
1.6.1
1.6.2
1.6.3
2
2.1.
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.1.4
2.1.5
2.1.6
2.2
Wie funktionieren Computersysteme? Technische Grundlagen im Überblick
Mensch und Computer: Ein Streifzug durch die Entwicklungsgeschichte
der Datenverarbeitung
Von der mechanischen- zur elektromechanischen Datenverarbeitung
Schritte zur elektronischen Datenverarbeitung
Das Wettrennen der Computergenerationen beginnt
Zukunftsperspektiven: Realität oder Kaffeesatzlesen
Von Bits und Bytes – oder: Wie sage ich es meinem Computer?
Grundlegende Rechnerarchitekturen:
EDV-Systeme: Kein Buch mit sieben Siegeln
Das Motherboard: Die Leitzentrale des Systems
Einzelne Komponenten näher betrachtet
Peripheriegeräte: Ein- und Ausgabe leicht gemacht
Das EVA-Prinzip als Grundprinzip der Datenverarbeitung
Ohne Programme läuft nichts: die Software
Betriebssysteme: systemorientierte Software
Treibersoftware, die Dolmetscher der Hardware-Steuerung
Cloud-Computing: Wenn Daten in „digitalen Wolken“ landen
Cloud-Typen im Überblick
Geschäftsmodelle für Cloud-Computing: Everythingas a service
Cloud Computing in der Diskussion
Praxis ist alles: Anwendung der technischen Grundlagen
Den PC aufrüsten: So machen Sie es richtig
Mehr RAM, mehr Fun: Den Arbeitsspeicher aufrüsten
Die Festplatte um eine weitere ergänzen
Austausch der Grafikkarte
Prozessor (CPU) austauschen
Motherboard komplett austauschen
Netzteil austauschen
Allgemeine Kauftipps
Inhalt des dritten Moduls: Netzwerke realisieren
(folgt in Kürze)
Inhalt des vierten Moduls: Visualisierung von Daten
1
2
2.1
2.2
3
3.1
3.1.1
3.1.1.1
3.1.1.2
3.1.2
3.1.2.1
3.1.2.2
3.1.2.3
3.1.2.4
3.1.2.5
3.2
4
4.1
4.1.1
4.1.2
4.2
5
5.1
5.2
6
7
7.1
Visualisierung - ein uraltes Phänomen
Vom Daten-Zunami über den Datenberg
Nichts als Bytes
Schrittfolge des Prozesses der Visualisierung
Bring Ordnung ins Chaos:
Von der Datenquelle zum Diagramm
Visualisieren mit den Mitteln der Tabellenkalkulation
Diagramme professionell gestalten
Standard-Diagrammtypen und deren Anwendungen
Ausgewählte Zellbereiche in Diagramme übertragen
Diagramme aus der Excel-Trickkiste
Mit dem Wasserfall-Diagramm Abläufe darstellen
Manchmal muss man etwas „EINtrichtern“
Treemap-Diagrammtypen lassen Muster auf einen Blick erkennen
Ringdarstellung in einem Sunburst-Chart
Kreisdiagramme näher unter die Lupe genommen
Es geht auch dreidimensional
Statistik: Ein (kein) Buch mit sieben Siegeln?
Mit Histogrammen Häufigkeitsverteilungen abbilden
Gleiche Klassenbreiten in der Häufigkeitstabelle
Variable Klassenbreiten in der Häufigkeitstabelle
Histogramme, unentbehrliche Mittel zur Optimierung digitaler Fotos
Sind wir Normalverteilt?
Biometrische Merkmale und Normalverteilung
Vom Säulendiagramm zur Gauss-Kurve
Glaube keiner Statistik
Visualisierung nicht um jeden Preis
Von der Visualisierung zur Präsentation
Tipps für eine gute Präsentation
7.2
7.3
7.4
7.4.1
7.4.2
7.4.3
7.4.4
7.4.5
Das Drehbuch, ein wichtiges Gestaltungsmittel
Zuhörer und Zuschauer gleich zu Anfang in den Bann ziehen
Typografische Grundlagen
Wahl geeigneter Schriftarten
Groß- und Kleinschreibung als Stilmittel
Schriftauszeichnungen und -größen
Farben bewusst einsetzen
Kontraste lenken den Blick
Inhalt des fünften Moduls:
Modellierung und Auswertung relationaler Datenbanken
1
1.2
1.3
1.3.1
1.3.1.1
1.3.1.2
2
2.1
3
3.1
1.2
3.3
3.4
4
4.1
4.2
4.2.1
4.2.2
4.2.3
5
5.1
5.2
5.3
5.4
5.4.2
5.4.4
6
6.1
Datenbanken als Informationssysteme
Von der realen Welt zum Modell
Entity-Relationship-Modellierung
Grafische Darstellung in der Entity-Relationship-Modellierung
Darstellung von Beziehungen mit der min-max-Notation
Darstellung von Beziehungen mit der Krähenfuß-Notation
Datenmodellierung einer Auftragsverwaltung
Von „chaotischen“ zu normalisierten Datenstrukturen
Eine neue Datenbank entsteht
Felddatentypen und Feldeigenschaften sorgen für Ordnung
Weitere Tabellenausschnitte der Datenbank
Tabellen verknüpfen: Beziehungen erstellen
Integrität: Die Voraussetzung guter Beziehungen
Formulare: Datenmasken zur Arbeitserleichterung
Einspaltige Formulare erstellen
Möglichkeiten der Formulargestaltung
Erstellen eines geteilten Formulars
Unterformulare in Hauptformulare einbinden
Erweiterung der Datenbank
Selektion von Datenbeständen durch Abfragen
Einfache Auswahlabfragen erstellen
Abfragen mit Kriterien formulieren
Abfrageergebnisse auf- oder absteigend sortieren
Abfragen mit Berechnungen durchführen
Zusammenstellung wichtiger Funktionen
Abfragen bei Datumsfeldern vornehmen
Berichte
Bestehendes Formular in einen Bericht umwandeln
1.2
6.3
6.4
7
7.1
7.2.1
7.2.2
7.2.3
Der Berichtsassistent im Einsatz
Bericht ohne Assistenten erstellen
Daten in Berichten gruppieren
Abfragen mit SQL formulieren
Blick in die Geschichte der Entstehung von SQL
SELECT-Methoden anhand von Beispielen
Übersicht über wichtige Operatoren
Ergebnisse sortieren: Die ORDER BY-Klausel
Inhalt des sechsten Moduls:
Grundlagen: Softwareentwicklung:
Prozedurale Programmierung, objektorientierte Analyse und
Systementwicklung
1
Modellbildung bei der Softwareerstellung
1.2
1.2.1
1.2.3
1.2.4
2
2.1
2.2
2.3
2.3.1
2.4
2.4.1
2.4.2
2.4.3
2.5
2.5.1
2.5.2
2.5.2.1
2.5.2.2
2.5.2.3
2.5.2.4
2.5.2.5
2.5.2.6
2.5.3
2.5.3.1
2.5.3.2
Vorgehensmodelle als wesentliche Teile des Softwaremanagementes
Softwareerstellung nach dem Wasserfallmodell
Iterative Verfahren: Vom Vorläufigen zum Perfekten
Inkrementelle Verfahren: Vom Kleinen zum Großen
Strukturiert programmieren
Von der Problemstellung über den Algorithmus zum Programm
Vom Programmcode zur Maschinensprache
Grundlegende Eigenschaften der Programmiersprache Java
Besonderheit bei der Übersetzung und Ausführung eines Java Programms
Projekterstellung mit Eclipse
Grundlagen der Eclipse-Bedienung
Erklärungen zur Anatomie eines Programms
Kommentare erhöhen die Benutzerfreundlichkeit
Erstellung linearer Programmstrukturen
Variablen, Konstanten, Datentypen
Variablen und deren Datentypen
Elementare Datentypen: Ganzzahlen
Elementare Datentypen: Fließkommazahlen
Elementare Datentypen: Zeichen und Wahrheitswerte
Beispiele für Initialisierungen – Wertzuweisungen
Besonderheiten bei der Deklaration von Texten
Konstanten erleichtern die Programmierarbeit
Die Tastatur als Eingabegerät nutzen
Datenströme unter die Lupe nehmen
Schematische Darstellungen von Eingabe- und Ausgabeströmen
2.5.3.3
2.6
2.6.1
2.6.2
2.7
2.7.1
2.7.2
2.7.3
2.7.4
2.8
2.9
2.9.2
2.9.2.2
2.9.3
2.9.3.1
2.9.3.2
2.9.4
2.9.4.1
2.9.4.2
2.9.4.3
2.9.5
2.9.6
2.9.6.1
2.9.6.2
2.9.6.3
2.9.6.4
2.9.7
2.9.8
2.10
2.10.1
2.10.2
2.10.4
Dateneingabe am Beispiel geometrischer Berechnungen
Methoden mit Kontrollstrukturen
Operatoren im Überblick
Mehrseitige Auswahlstrukturen mit dem switch-case-Statement
Wiederholungsanweisungen steuern den Programmablauf
Problemlösungen mit der while-Konstruktion
Problemlösungen mit der do-while-Konstruktion
Problemlösungen mit der for-Konstruktion
Überblick über Kontrollstrukturen
Unterprogramme: Elemente der Strukturierung von Programmen
Objektorientierte Analyse und objektorientiertes Design
Objektorientierte Systementwicklung
Von der Klassenbildung zum Objekt
Statische Modellierung mit dem Klassendiagramm
Die Modellierungssprache UML auf einen Blick
Klassen und Objekte mit Java selbst definieren
Modellierung einer Klasse mit UML und Eclipse
Textausgabe mit get-Methoden
Vergleich zwischen UML-Klassendiagramm und Java-Notation
Vergleich zwischen UML-Objektdiagramm und Java-Notation
Konstruktoren mit Argumenten versehen
Vererbung – ein wesentliches Prinzip der OOP
Get- und set-Methoden von Eclipse generieren lassen
Zugriffskontrolle auf Methoden und Eigenschaften
Abstakte Klassen vereinbaren
Klassenvariablen, Klassenattribute, Klassenmethoden
Gesamtzusammenfassung
Projekt Geometrie: OOP mit Konsolenausgaben
Softwaredesign mit der grafischen Benutzeroberfläche
Übersicht über häufig benötige GUI-Komponenten
Gestaltung einer eigenen Oberfläche
Strukturen mit Auswahlanweisungen
Inhalte weiterer Module folgen.