Schulinternes Curriculum im Fach Informatik - St.

Städt. St.-Michael-Gymnasium Monschau
Schulinternes Curriculum im Fach
Informatik
Inhalt
Grundsätzliches........................................................................................................................................... 2
Sekundarstufe I ....................................................................................................................................... 2
Sekundarstufe II ...................................................................................................................................... 2
Sekundarstufe I ........................................................................................................................................... 3
Jahrgangsstufe 8: .................................................................................................................................... 3
Jahrgangsstufe 9: .................................................................................................................................... 4
Sekundarstufe II .......................................................................................................................................... 5
Vorgaben:................................................................................................................................................ 5
Inhaltliche Schwerpunkte ................................................................................................................... 5
Hinweise zur Aufgabenauswahl (Lehrkräfte, Schülerinnen/Schüler) ................................................. 7
Sequenzen............................................................................................................................................... 7
Stufe EF ............................................................................................................................................... 7
Stufe Q1 .............................................................................................................................................. 8
Stufe Q2 .............................................................................................................................................. 9
Stand: Juni 2012
Curriculum Informatik
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Grundsätzliches
Sekundarstufe I
Das Fach Informatik in der SI ist eines von mehreren Fächern, das mit Beginn der Jgst. 8 im
sogenannten Wahlpflichtbereich II angeboten wird. Im Vordergrund dieses Unterrichts steht die
Auseinandersetzung mit Problemen, die mithilfe des Computers gelöst werden können. Da es für das
Fach Informatik am Gymnasium keinen Kernlehrplan gibt, orientiert sich das schulinterne Curriculum
an den allgemeinen Vorgaben der Richtlinien für das Fach Informatik in der Sekundarstufe I.
Da die Belegung des Faches in der Sekundarstufe I keine Voraussetzung für die Sekundarstufe II ist,
kann insbesondere im zweiten Jahr sehr großer Wert auf projektartiges Arbeiten gelegt werden.
Sekundarstufe II
Für das Fach Informatik in der Sekundarstufe II gelten keinerlei Voraussetzungen fachlicher Art. Das
bedeutet, dass eine Belegung des Faches Informatik in der Sekundarstufe I nicht notwendig für eine
Belegung in der Sekundarstufe II ist. Informatik ist in der Sekundarstufe II daher ein neu einsetzendes
Fach und gehört zum Bereich der mathematisch-naturwissenschaftlich-technischen Fächer (3.
Aufgabenfeld).
Im Fach Informatik können Klausuren geschrieben werden, die allerdings nicht am Rechner angefertigt
werden.
Unter den laufbahnrechtlichen Voraussetzungen (APOGOSt) kann Informatik als Abiturfach (3. oder 4.
Fach) gewählt werden, wobei derzeit kein Leistungskurs im Fach Informatik angeboten wird.
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Sekundarstufe I
Jahrgangsstufe 8:
Im ersten Jahr (Klasse 8) können zwei Schwerpunkte herausgestellt werden:
Umgang mit Software
o
Office-Bereich (Textverarbeitung, Tabellenkalkulation etc.)
o
Datei-System des PC
o
grundlegender Aufbau des Computers
o
Umgang mit dem Schulnetzwerk
o
Präsentationssoftware (optional)
Entwicklung von Software / Programmieren
o
Sprache: Logo für Windows
o
grafische Aufgaben (Turtle-Grafik)
o
Modularisierung (Aufteilung der Aufgabe/des Programms in
Teilaufgaben/Teilprogramme)
o
Wiederhol-Schleifen, bedingte Anweisungen, rekursive Strukturen
o
Operationen an Listen (optional)

Einfügen

Suchen

Löschen

Sortieren (optional)
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Jahrgangsstufe 9:
Folgende Themen stehen auf dem hausinternen Lehrplan. Dabei ist ggf. aufgrund der Parallelität
zwischen den Kursen die Verfügbarkeit von Hardware (Roboter) abzusprechen und die zeitliche
Abfolge rechtzeitig zu koordinieren.
Funktionsweise von Hardware
Aussagenlogik
Codierung
Modellbildung
o
Modellierung dynamischer Systeme und Prozesse (z. B. Verzinsung,
Finanzierungsmodelle, Wachstumsprozesse etc. ) mithilfe der Software DYNASYS,
Tabellenkalkulation oder LOGO
Digitalisieren
o
Bildverarbeitung auf Pixelebene mit Listenstrukturen mithilfe von LOGO
Prozessdatenverarbeitung
o
Programmierung von Laufschrift, Steuerung einfacher Maschinen oder
Programmierung von Robotern (LEGO)
Softwareentwicklung (optional)
o
Exemplarische Entwicklung eigener Software wie einer Bildverarbeitung oder einem
Vokabeltrainer
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Sekundarstufe II
Vorgaben1:
Die hier dargestellten Vorgaben sind aus den Vorgaben für Abitur im Jahr 2014 entnommen, sind aber
so auch für die Jahre 2012 und 2013 gültig.
Inhaltliche Schwerpunkte
I.
Objektorientiertes Modellieren und Implementieren von
kontextbezogenen Anwendungen
1) Konzepte des objektorientierten Modellierens
i. Klasse, Objekt, Attribut, Methode, Geheimnisprinzip
ii. Klassendiagramme (Entwurfsdiagramme, Implementationsdiagramme)
iii. Beziehungen zwischen Klassen: (Gerichtete) Assoziation mit Multiplizität,
Vererbung
iv. Abstrakte Klassen, Polymorphie
2) Datenstrukturen
i. Lineare Strukturen mit den Akzenten
Schlange und Stapel
o Anwendung der Standardoperationen
o Implementation der Standardoperationen
Lineare Liste
o Anwendung der Standardoperationen
Such- und Sortieralgorithmen für Felder und Listen
o Rekursion
o Suchen
o Sortieren durch direktes Einfügen
1. Im Leistungskurs zusätzlich:
Quicksort
ii. Baumstrukturen mit den Akzenten
Binärbaum
o Anwendung der Standardoperationen
o Traversierungsalgorithmen
Binärer Suchbaum
o Anwendung der Standardoperationen
o Traversierungsalgorithmen
1
Quelle: Homepage des Ministeriums : http://www.standardsicherung.schulministerium.nrw.de/abiturgost/fach.php?fach=15, 22.10.2011
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Im Leistungskurs zusätzlich:
Implementation der Methoden insert und search
iii. Im Leistungskurs zusätzlich:
Ungerichteter gewichteter Graph mit den Akzenten
o Adjazenzmatrix, Adjazenzlisten
o Anwendung der Standardoperationen
o Graphtraversierung mit Breiten- und Tiefensuche
o Suche eines kürzesten Weges zwischen zwei Knoten:
Backtracking,Dijkstra-Algorithmus
3) Modellieren und Implementieren kontextbezogener Problemstellungen als
Netzwerkanwendungen
Netzwerkprotokolle, TCP/IP-Referenzmodell
Client-Anwendungen
Client-Server-Anwendungen
Kryptografie
o Symmetrische Verschlüsselungsverfahren (Caesar, Vigenère)
o Asymmetrische Verschlüsselungsverfahren (RSA)
o Schlüsselaustausch (Diffie-Hellmann)
II.
Relationale Datenbanken
1) Modellieren kontextbezogener Problemstellungen als Datenbanken mit dem
Entity-Relationship-Modell
2) Datenbankschemata
3) Normalisierung: Überführung einer Datenbank in die 1. bis 3. Normalform
4) Relationenalgebra (Selektion, Projektion, Vereinigung, Differenz, kartesisches
Produkt, Umbenennung, Join
5) SQL-Abfragen über eine und mehrere verknüpfte Tabellen
6) Datenschutzaspekte
III.
Endliche Automaten und formale Sprachen
1) Modellieren kontextbezogener Problemstellungen als deterministische
endliche Automaten
2) Darstellung von deterministischen endlichen Automaten als Graph und als
Tabelle
3) Formale Sprachen: Reguläre Sprachen und ihre Grammatiken
4) Im Leistungskurs zusätzlich:
Entwicklung eines Parsers für eine einfache formale Sprache
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Hinweise zur Aufgabenauswahl (Lehrkräfte, Schülerinnen/Schüler)
Für Grund- und Leistungskurs werden jeweils folgende Aufgaben vorgelegt:
Aufgabengruppe 1
2 Aufgaben: Kombination der Schwerpunkte I.1 und I.2
1 Aufgabe: Kombination der Schwerpunkte I.1, I.2 und I.3
Aufgabengruppe 2
1 Aufgabe: Schwerpunkt II
1 Aufgabe: Schwerpunkt III
Sequenzen
Die hier dargestellten Sequenzen sind Beispiele bzw. bisher praktizierte Sequenzen. Grundsätzlich ist
die Auswahl der Vertiefungsmodule in Q2 optional. Dabei muss die vorgegebene Konstellation der
Aufgaben im Abitur stets beachtet werden. Da das Fach Informatik wie kaum ein anderes Fach sehr
intensiv das projektartige Arbeiten berücksichtigt, sind die einzelnen Inhalte als in sich abgeschlossene
Sequenzen zu verstehen, die – ähnlich wie Module – zeitlich variiert werden können.
Stufe EF
Grundlagen der Informatik
o Rechneraufbau
o Dateisystem
o Umgang im Schulnetzwerk
Erste Schritte zum Programmieren
o Einführung mit Greenfoot
o Bedingte Anweisung
o Schleifenstrukturen
OOP : erste Schritte zur Modellierung
o Klassen
o Methoden
o Attribute
o Sicherheitsaspekte (private, public etc.)
Technische Grundlagen
o Binärcode
o Zahlendarstellung
o Boolesche Logik
Projekte
o Kleine Anwendungen
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Stufe Q1
Sortierverfahren
o Bubble-Sort
o Selection-Sort
o Insertion-Sort
Lineare Listen
o TList als Klasse mit den dazugehörigen Methoden
o Einfügen, Löschen, Vertauschen, Suchen (binär)
Rekursion
o z. B. Hanoi
Quick-Sort als effektives Sortierverfahren
o Zusammenfügung von Sortierverfahren, Lineare Liste und Rekursuion
Stack und Queue als besondere Listen
o Vorbereitung für Kellerautomat
o Anwendungen
Baumstrukturen
o Binärbaum mit zugehörigen Klassen und Anwendungen
o Traversierungsalgorithmen
o Binärer Suchbaum mit Traversierungsalgorithmen
o AVL-Eigenschaft (optional)
Graphen (optional)
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Stufe Q2
Formale Sprachen und Automaten
o Formale Sprachen
o Chomski-Klassifizierung
o Reguläre Ausdrücke
o Grammatiken als Synthese-Instrument
o det. Endliche Automaten als Analyse.-Instrument
o Implementation endlicher Automaten
o Zusammenhang zwischen formalen Sprachen und Automaten
o Kellerautomat (optional)
Datenbanken
o Modellierung
o DB-Schemata
o DBMS
o ER-Modell
o Normalisierung
o Darstellung von Strukturen
o Relationale Algebra
o SQL
o Datenschutz
Datenverschlüsselung / Kryptographie
o Verschlüsselung historisch (symmetrische Verfahren)
o Public-key vs. Private-key (asymmetrische Verfahren)
o Schlüsselvereinbarung nach Diffie-Hellmann
o RSA
Graphentheorie
o Darstellung / Implementation
o Eigenschaften (eulersch, regulär etc.)
o Wegeprobleme
o Kruskal-Algorithmus
o Dijkstra
o Postman-Problem
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