AEG Curriculum Informatik Differenzierung - Albert
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Schulinterner Lehrplan Informatik (Differenzierung) des Albert-Einstein-Gymnasiums Sankt Augustin Der Schulinterne Lehrplan für das Fach Informatik orientiert sich an dem alten G9Lehrplan Informatik für den Differenzierungsbereich. Aufgrund des Alters dieses Lehrplans wurden die einzelnen vorgeschlagenen Themen der Bereiche des Lehrplans überarbeitet. Die Schwerpunkte wurden dabei so gesetzt, dass ein Informatik-Unterricht mit aktuellen Themen auf Basis dieses Lehrplans ermöglicht wird. Zu berücksichtigen ist hierbei, dass durch die Umstellung auf G8 die Differenzierung bereits in der achten Klasse beginnt und somit andere Lernvoraussetzungen bestehen. Daher wurde bei der Überarbeitung die Erkenntnisse miteinbezogen, die durch den Unterricht in den letzten G8-Jahrgängen gewonnen wurden. Eine Weiterentwicklung und dadurch entstehende Anpassungen und Ergänzungen sind auch in den nächsten Jahren geplant. Die hier vorgeschlagenen konkreten Themen sind als Orientierung für den Unterricht zu verstehen. Im konkreten Unterricht kann und wird teilweise davon abgewichen, um Alternativen auszuprobieren und so den Informatik-Unterricht an unserer Schule weiterzuentwickeln. Schwerpunkte Jahrgangsstufe 8 - 1. Halbjahr Inhalte Kompetenzen Anmerkungen Zeitvorgabe Darstellung von Information • Binäre Kodierung von Zahlen ◦ Wertigkeit von Stellen im Stellenwertsystem ◦ Umwandlung von dem und in das Dezimalsystem ◦ Darstellung negativer Zahlen (Betrag- und Vorzeichen, Zweierkomplement) ◦ Festkommadarstellung ◦ Optional: Fließkommadarstellung • Binäre Addition und Subtraktion • Kodierung von Text ◦ ASCII-Code ◦ Optional: Unicode und UTF8 ◦ Optional: Beispiele aus der Praxis (z.B. Probleme beim Austausch von Text-Dateien zwischen Windows und Linux) Kommunikation von Informationen • Weiterleitung von Nachrichten • Bit- und Byte-Order • Nachrichtenformate / Datenpakete • Optional: Zeitsequenzdiagramme • Ausblick: Verlässlichkeit und Sicherheit bei der Kommunikation • Verschlüsselung von Daten: Cäsar und Vigenère Anwenden Auswerten Beurteilen Darstellen Konstruieren Modellieren Operieren Problemlösen Systematisieren Eine Umsetzung kann wie 10 Wochen in dem Beispiel der Unterrichtsreihe „Kommunikation mit Rauchsignalen“ erfolgen. Arbeiten mit Bilddaten • Kurzeinführung in Grafikprogramme (z.B. Inkscape, Gimp) • Kodierung von Pixelgrafiken ◦ Bitmaps: BMP - Grafiken • Kodierung von Vektorgrafiken am Beispiel ◦ SVG - Grafiken Kompression von Daten • binäre Lauflängenkodierung • Baum-basierte Kompression (Shannon-Fano / Huffman) • Rückbezug zu Pixelgrafiken: PNG-Grafiken Anwenden Auswerten Beurteilen Darstellen Konstruieren Modellieren Operieren Problemlösen Systematisieren Anmerkung: Bei PNG10 Wochen Dateien kommt der deflate-Algorithmus zum Einsatz, welcher HuffmanKompression mit einem anderen Verfahren kombiniert. Schwerpunkte Jahrgangsstufe 8 - 2. Halbjahr Inhalte Kompetenzen Anmerkungen Zeitvorgabe Nutzung eines Textverarbeitungssystems (LaTeX) • Eingabe und Setzen von einfachen Texten (Kapitel, Abschnitte, etc.) • Erstellen von Tabellen • Einbinden von Grafiken • Anlegen von Inhaltsverzeichnissen • Anlegen eines Quellenverzeichnisses • Gestaltung von Texten • Erzeugen von PDF-Dokumenten aus dem Quellcode Anwenden Darstellen Dokumentieren Strukturieren Da im Rahmen des 8 Wochen Medienkonzeptes der Umgang mit OpenOffice Writer bereits eingeführt wird, ist hier die Verwendung von LaTeX vorgesehen. Bei der Verwendung von LaTeX kommen mehrere Informatiktypische Prozesse, wie z.B. das Übersetzen des Quellcodes vor. Nutzen einer Tabellenkalkulation (OpenOffice Calc) • Entwurf und Analyse eines Rechenblattes auf der Basis eines konkreten Anwendungsproblems • Datentypen in Rechenblättern • Verknüpfung von Tabellen (absolute und relative Adressierung) • Erstellen von Diagrammen unterschiedlichen Typs • Einbinden von Calc-Tabellendokumenten in OpenOffice Writer • Optional: Exkurs Open Office Basic Anwenden Auswerten Beurteilen Darstellen Dokumentieren Konstruieren Modellieren Operieren Problemlösen Systematisieren Im Rahmen des 8 Wochen Medienkonzeptes findet in Klasse 7 bereits ein Medientag zum Einsatz von OpenOffice Calc statt. Die konkreten Inhalte können sich daher an dem durchgeführten Kurs orientieren. Einführung in Datenbanken (OpenOffice Base) • Entwurf einer einfachen Datenbank auf Basis eines konkreten Anwendungsproblems • Datentypen • Elementare Operationen (Einfügen, Löschen, Ändern, Suchen, Speichern und Drucken) • Sortieren von Datensätzen • Auswahl von Daten (Selektion und Projektion) Anwenden Auswerten Beurteilen Darstellen Konstruieren Modellieren Operieren Problemlösen Systematisieren Ein tieferer Einstieg in die 4 Wochen Theorie von Datenbanken sollte vermieden werden, um eine Dopplung mit Datenbanken in der Oberstufe zu vermeiden. Schwerpunkte Jahrgangsstufe 9 - 1. Halbjahr Inhalte Kompetenzen Anmerkungen Zeitvorgabe Funktionsweise von Hardware • Funktionsweise des PCs ◦ CPU, ROM, RAM ◦ Von-Neumann-Modell ◦ Adressierung • Digitale Informationsdarstellung → siehe 8, 1. Halbjahr • Verarbeitung digitaler Informationen ◦ Logische Gatter ◦ Logische Funktionen ◦ Halbaddierer, Volladdierer • Schaltwerke ◦ FlipFlops ◦ Schieberegister ◦ Addierwerke Anwenden Auswerten Beurteilen Darstellen Dokumentieren Konstruieren Modellieren Operieren Problemlösen Systematisieren In diesem Teil des Unterrichts 12 Wochen kann mit dem Programm LogicSim (http://www.tetzl.de/java_logic_s imulator_de.html) gearbeitet werden. Im Schulnetz liegen hier zahlreiche Beispiele für Schaltungen vor. Funktionsweise von Software • Einführung in die Programmierung mit Scratch • Small Basic • Java • Kommandozeileninterpreter • Programmierung ◦ Verzweigungen und Schleifen ◦ Prozeduren ◦ Methodik: Top-Down / schrittweise Verfeinerung • Testen von Programmteilen Anwenden Auswerten Beurteilen Darstellen Dokumentieren Konstruieren Modellieren Operieren Problemlösen Systematisieren Im Rahmen dieses Blockes 8 Wochen kann eine kurze Einführung über Scratch erfolgen, um einen einfachen intuitiven Zugang zur Programmierung zu ermöglichen. Im Anschluss daran ist die Verwendung einer Shell-Sprache (z.B. bash – Linux bzw. Cygwin) gut geeignet. Dies bietet die Möglichkeit zu große Überschneidungen mit der Oberstufe zu vermeiden. Hier bietet sich ein Exkurs in den Bereich von Linux als einem alternativen Betriebssystem zu Windows an. Schwerpunkte Jahrgangsstufe 9 - 2. Halbjahr Inhalte Kompetenzen Anmerkungen Zeitvorgabe Projekt 1: Nutzung vernetzter Informations- und Kommunikationssysteme • Struktur von lokalen Netzen • Einrichten eines Linux-Servers im Netzwerk ◦ Datei-Server / Verteilung von Zugriffsrechten • Internetkommunikation • Datenschutz Anwenden Auswerten Beurteilen Darstellen Dokumentieren Konstruieren Modellieren Operieren Problemlösen Systematisieren Das hier vorgeschlagene 8 Wochen Projekt ist als Empfehlung anzusehen. Es bezieht sich auf den Bereich „Nutzung vernetzter Informations- und Kommunikationssysteme“ des Lehrplans. Alternative Projekte sind auch denkbar. Projekt 2: Protokollieren und Analysieren des Nachrichtenaustausches in Netzwerken • Überwachen von Netzwerkschnittstellen (z.B. mit tcpdump / Wireshark) • Nutzung von Skripten zur Automatisierung eines Messvorganges und zur Filterung von Daten (z.B. mit bash-Skripten) • Strukturierung eines Problems in Teilprobleme / Modularisierung • Nachrichten als strukturierte Datentypen Anwenden Auswerten Beurteilen Darstellen Dokumentieren Konstruieren Modellieren Operieren Problemlösen Systematisieren Das hier vorgeschlagene 12 Wochen Projekt ist als Empfehlung anzusehen. Es bezieht sich auf den Bereich „Messen und Steuern bei technischen Prozessen“ und den Bereich „Softwareprojekte“ des Lehrplans. Außerdem findet hier ein Rückbezug auf den Einstieg in Jahrgangsstufe 8 statt. Alternative Projekte sind auch denkbar.