Schulinternes Curriculum – Wahlpflichtfach Informatik - Paul

Schulinternes Curriculum – Wahlpflichtfach Informatik
Vorwort:
Das Wahlpflichtfach Informatik wird an der PNS seit dem Schuljahr 2013/2014 in den Klassenstufen 9 und 10 als zweistündiges Fach angeboten. Der Besuch in Klasse 10 setzt eine Teilnahme in
Klasse 9 voraus.
Software:
Die PNS nutzt auf den Schulrechnern freie Software, um allen Schulmitgliedern ein ungehindertes
Arbeiten sowohl in der Schule als auch zu Hause zu ermöglichen. Als Officepaket wird LibreOffice
verwendet, das ebenso wie die behandelten Sprachen (Java, PHP, Haskell, etc.) und das eingesetzte
Datenbankmanagementsystem MySQL frei zur Verfügung steht.
Inhalte:
Das Fachcurriculum für das Wahlpflichtfach Informatik beschreibt die Pflichtmodule sowie das
Wahlmodul Multimedia und lässt Raum für mögliche Ergänzungen. Die Module sind verbindlicher
Bestandteil des Unterrichts und teilen sich auf die beiden Kurse wie folgt auf:
Klasse 9:
•
Webseitengestaltung [ÜT 1] mit HTML
•
Rechnerorganisation: binäres Zahlensystem, Logik und ihre Grundschaltungen
•
Einführung in eine Programmiersprache
•
Datensammlungen, Datensicherheit [ÜT 13] und Datenschutz [ÜT 6] (Datenbanken)
Klasse 10:
•
Vertiefung zur objektorientierten Modellierung
•
Algorithmik
•
Projekt Robotik [ÜT 9]
•
Netzwerke
Mögliche Wahlgebiete:
•
Multimedia [ÜT 1]
Die oben für die Inhalte verwendete Farbgebung zeigt die im Bezug auf das schulinterne Curriculum (Teil B, Fachebene) verankerten übergreifenden Themen (ÜT).
Arbeitsweise:
Der Unterricht im Wahlpflichtfach Informatik soll das selbstständige Arbeiten der Schülerinnen und
Schüler stärken. Hierzu bieten sich zahlreiche Projekte an, die sie alleine oder im Team versuchen
zu lösen. Die Schülerinnen und Schüler lernen, wie sie sich mit Hilfe des Internets brauchbare Informationen beschaffen können. Mit zunehmender Dauer sollen dabei auch abstraktere, formale
Beschreibungen (Programmierschnittstellen) herangezogen werden. Die Projekte bilden einen wichtigen Teil der Bewertung und können sich bis auf mehrere Wochen erstrecken.
Module des Wahlpflichtfachs Informatik
Rechnerorganisation
Inhalt
Kompetenz
●
Binärzahlen
Berechnen und Umwandeln von Binärzahlen, Entschlüsseln von Binärcodes
●
●
Darstellung von Daten
Datenorganisation
Kennen der rechnerinternen Darstellung
von Daten und deren Organisation
●
Logiktabellen
Lösen von für die Informatik relevanten,
aussagenlogischen Formeln mit Hilfe von
Wahrheitstafeln
Einführung in eine Programmiersprache
Für die Einführung in die Programmierung wird eine vereinfachte Sprache verwendet (Scratch,
Greenfoot, Java-Hamster-Modell o.ä.). Die Fortführung mit der Programmiersprache Java erfolgt
spätestens in Klasse 10 unter Nutzung einer geeigneten Entwicklungsumgebung (Java-Editor,
BlueJ).
Inhalt
Kompetenz
Aufbau und Arbeitsweise von Softwareprogrammen
Elemente einer Programmiersprache
Basis-Datentypen
Grundstrukturen: Anweisungen, Kontrollstrukturen, Methoden, Attribute,
Konstruktoren
Sicheres Umgehen mit den Grundlagen einer objektorientierten Programmiersprache (Java)
●
Algorithmik: sprachliche Beschreibung,
grafische Veranschaulichung
Grafisches Darstellen von Algorithmen
●
Umgang mit einer IDE
Kennenlernen und Verwenden einer integrierten Entwicklungsumgebung
●
Informieren in verfügbaren Dokumentationen, Verwenden von Hilfesystemen
●
objektorientierte Modellierung unter
Verwendung von Bibliotheken
Analyse größerer Softwarebausteine
●
kleines Softwareprojekt (z.B. Würfelspiel)
Erarbeiten eines Softwareproduktes nach
der Grundstruktur informatischer Projekte
●
●
●
●
Datensammlungen (Datenbanken)
Im Vordergrund stehen SQL-Abfragen bestehender Datenbanken. Einfache Systeme sollen auch
modelliert und in ein relationales Modell umgesetzt werden können. Datenschutzrechtliche Aspekte
werden problemorientiert behandelt.
Inhalt
Kompetenz
●
Unterschied von Daten und Informationen
Erläutern des Unterschieds zwischen
Daten und Informationen
●
Datenverarbeitung mit Karteikarten, Tabellen Bewerten von Vor- und Nachteilen unterund Datenbanken
schiedlicher Datensammlungen
●
SELECT-Abfragen an einem komplexeren
Arbeiten mit einer relationalen Datenbank
Beispiel (VIDEO-/ GEO-Datenbank), Suchen, und Erstellen einfacher Abfragen mit SQL
Sortieren, Gruppieren
●
Modellieren von Systemen mit mehreren
Entitäten und Relationen (ER-Modell)
Modellieren von begrenzt komplexen Situationen in einer genormten Darstellung
●
Datensicherheit und Datenschutz mit Behandung von Fallbeispielen
Erkennen der Bedeutung datenschutzrechtlicher Aspekte und ihrer Auswirkungen
Projekt Robotik
Das Projekt LEGO-Roboter soll die Schülerinnen und Schüler ermutigen, umfangreichere Aufgaben
im Team unter Berücksichtigung technischer Aspekte zu lösen. Ein wichtiger Bestandteil der Arbeit
besteht in der Dokumentation der Teillösungen (Kommentare) und Vorgehensweise (HTML).
Inhalt
Kompetenz
●
Bau eines einheitlichen Roboters
Bilden von Modellen für Objekte der realen
Welt, um sie mit Rechnern zu bearbeiten
●
●
Ansteuern von Tasten, LCD und Motor
Lösen einfacher Probleme (fahren, drehen)
Verwenden von Prozeduren und Klassen
aus vorgefertigten Modulen
●
Ansteuern der unterschiedlichen Sensoren
Erkennen signifikanter Umwelteinflüsse
(z.B. Oberflächenfahrverhalten) und Entwickeln algorithmischer Lösungen
●
Lösen einer umfangreicheren Aufgabe (z.B.
Dokumentieren von Teilproblemlösungen
Linienverfolgung, Finden von Gegenständen, und Arbeitsvorgängen
etc.) mit Dokumentation der Vorgehensweise
Vertiefung zur objektorientierten Modellierung
In dieser Einheit soll der objektorientierte Aspekt der Sprache im Vordergrund stehen. Ziel ist es,
ein umfangreicheres Softwareprojekt mit Java zu erstellen.
Inhalt
Kompetenz
Einführung komplexerer Datentypen: Reihun- Kennen von Datenstrukturen zum Sammeln
gen, ggf. ArrayListen
von Daten und das Konzept der Vererbung
● Vererbung
Anwenden der Kenntnisse zur OOP durch
Projekt mit Lebensweltbezug für die Lernenden (z.B. Erarbeiten eines Softwareproduktes nach
Entwicklung eines Ticketautomaten)
der Grundstruktur informatischer Projekte
●
●
Auswahl geeigneter Softwarekomponenten
Auswählen geeigneter Formen der Benut-
●
Verwenden geeigneter Bausteine
zeroberfläche und Modellieren der Datenobjekte und Zugriffe als Klassen
●
Informationsbeschaffung im Internet
kritische Betrachtung von fremden Inhalten
Zitieren benutzter Quellen, Plagiate
Beschaffen und Bewerten von Information
(Glaubwürdigkeit, Relevanz) durch qualifiziertes Suchen nach Inhalten
Präsentation der Ergebnisse
Dokumentation des Prozessablaufs
Kommunizieren bei der Projektarbeit, Präsentation von Gruppenergebnissen
●
●
●
●
Netzwerke
Die zunehmende Vernetzung im Alltagsleben (Handy, Internet) bietet einen sinnvollen Ansatz, die
Problematik der Protokolle sowie den Aspekt des Datenschutzes zu erörtern. Einige Punkte können
auch gut in anderen Einheiten integriert werden (z. B. Datenschutz – Datenbanken).
Inhalt
Kompetenz
●
Protokolle als Vereinbarungen
Beschreiben von Protokollen im Alltag
●
Aufbau / Unterschiede von LAN, WAN, WLAN, E-MAIL
Beschreiben des Aufbaus und der Unterschiede von unterschiedlichen Funknetzen
●
2-Schichtenmodell: Dienstsicht als Austausch Definieren von Protokollen in Schichten
von Bitströmen und Anwendungsschicht
●
bargeldloses Zahlen im Netz
Bewerten des Nutzen und der Risiken von
Internetdiensten
Wahlgebiet: Multimedia
Der Schwerpunkt dieses Wahlgebietes liegt auf der Bild- und Videobearbeitung. Die Vertiefung dieses Themas hängt von der zur Verfügung stehenden Zeit ab.
Inhalt
Kompetenz
●
Bilder: Licht, Farbe, Ausgabe, Auge, Animationen
Video: Nachbearbeitung, Konvertierung
Bearbeiten mit einem fertigen Programm
Erarbeiten der phys. und biol. Grundlagen
des Modells (z.B. Wahrnehmung)
●
Datenformate für Bilder und Video
Kennen der Vor-/Nachteile gängiger
Datenformate
●
Bewertungskriterien
Die Zeugnisnote setzt sich im Verhältnis 2:1 (mündlich:schriftlich) zusammen. Die Bewertung der
Projektarbeiten fließt in die mündliche Note ein. Pro Halbjahr wird eine zweistündige Klausur geschrieben. Für die Klausur wird folgender Bewertungsmaßstab verwendet:
100% 95%
1+
1
90%
85%
80%
75%
70%
65%
60%
55%
50%
45%
35%
20%
1-
2+
2
2-
3+
3
3-
4+
4
4-
5+
5
August 2014
Fachbereich Informatik
10% <10%
5-
6