Informatik

Informatik am Reinoldus- und Schiller-Gymnasium

Das Fach Informatik wird am RSG sowohl in der Mittelstufe (Differenzierungsbereich der Jahrgangsstufen 9 und 10 bzw. 8 und 9) als auch im Bereich der Oberstufe (Jahrgangsstufen 11, 12 und 13) angeboten. Somit kann Informatik am RSG als Abiturfach gewählt werden - angestrebt ist für die kommenden Jahre weiter auch die Einrichtung eines Leistungskurses. Darüber hinaus existiert ein (unregelmäßiges) Angebot einer Computer-AG im Bereich der Sekundarstufe I.
Der Unterricht in Informatik orientiert sich an den fachspezifischen Vorgaben des Landes Nordrhein-Westfalen. Übergeordnetes Prinzip des Faches ist am RSG die Einführung und Vertiefung der objektorientierten Sichtweise, eines grundlegenden und modernen Prinzips der heutigen Informatik. Insofern stellt der Informatikunterricht keine reine Anwenderschulung (Textverarbeitung, Tabellenkalkulation, usw.) dar, sondern verzahnt die Heranführung an derartige Software mit der Vermittlung von Wissen zur generellen Funktionsweise von Informatiksystemen. Dazu zählt auch der verantwortungsvolle Umgang mit sowie Chancen und Risiken des Einsatzes von Informationstechnologie.
Die Vorgehensweise im Informatikunterricht am RSG ist entsprechend der Arbeit in der Wirtschaft geprägt durch Partner-, Gruppen- und Projektarbeiten und damit schüleraktivierend und handlungsorientiert.
Schülerinnen und Schüler, die das Fach Informatik wählen möchten, sollten außerdem bedenken, dass es sich dabei nicht um einen reinen Programmierkurs handelt.
Sekundarstufe I (Differenzierungsbereich 8/9)
Im Bereich der Sekundarstufe I (Mittelstufe) ist das Fach Informatik gemäß Lehrplan nicht nur zeitlich, sondern auch thematisch in vier verschiedene Halbjahre zu unterteilen. Am RSG wurden dafür folgende Festlegungen getroffen:
Jahrgangsstufe 8
1. Halbjahr: Umgang mit/Funktionsweise von Software - Vektorgrafiken, Textverarbeitung
Die Schülerinnen und Schüler erlernen den Umgang mit und die Funktionsweise von Standardsoftware kennen. Den Start bildet i.d.R. der Umgang mit einem einfachen Programm zur Erstellung von Vektorgrafiken. Mit didaktisch gestalteten Werkzeugen wie Object-Draw und EOS (Einfache objektorientierte Sprache) entwickeln die Schülerinnen und Schüler dabei gleichzeitig einen Zugang zu typischen Inhalten und Denkweisen des Faches Informatik: Sie erlernen eine erste - stark reduzierte - Programmiersprache, mittels der sie Grafiken auf dem Bildschirm erstellen und diese manipulieren bzw. animieren können. Grundlegende programmiersprachliche Konstrukte wie Schleifen und Verzweigungen werden ebenso eingeführt wie das Prinzip der schrittweisen Verfeinerung.
Im zweiten Quartal des 1. Halbjahres baut der Informatikunterricht auf die gerade erworbenen Kenntnisse auf und vermittelt den Umgang mit einem Textverarbeitungssystem (z.B. dem kostenlosen OpenOffice.org Writer) in objekorientierter Sichtweise. Im Detail wird der professionelle Umgang mit Textverarbeitungen (bis hin zu Serienbriefen), der strukturierte Aufbau von Texten und sogar die programmgesteuerte Generierung von Texten (z.B. mittels Ponto) thematisiert.
2. Halbjahr: Umgang mit/Funktionsweise von Software - Tabellenkalkulation und Datenbanken
Zunächst werden die Schülerinnen und Schüler an die ihnen häufig zu diesem Zeitpunkt noch wenig bekannte Software Tabellenkalkulation und deren Anwendungsmöglichkeiten (Übersichtliche Ausführung von Rechnungen, Lösung von mathematisch orientierten Aufgaben aus anderen Fächern, usw.) herangeführt. Neben dem Erwerb von anwendungsbezogenem Wissen (Zellbezüge, Formeln, Dateneingabe, Formatierungen, usw.) erfolgt dabei ein Kontakt mit weiteren typischen Vorgehensweisen, Konzepten und Problemstellungen der Informatik (Datentypen, funktionale Modellierung, Datenflussdiagramme, logische Operationen, usw.).
Schließlich dienen größere Tabellen als Ausgangspunkt für die Betrachtung eines Datenbanksystems inkl. einfacher SQL-Abfragen, Entity-Relationship-Modell und Normalisierung. Die bis zu diesem Zeitpunkt erworbenen Kenntnisse (Verzweigungen, Datentypen, Grundlagen der Objektorientierung) werden in diesem Rahmen zwangsläufig wiederholt und vertieft. In der Regel schließt das 2. Halbjahr mit einem größeren Projekt, in welches das bisher Erlernte einfließt. Zumeist kann das Projekt von den Schülerinnen und Schülern mitgestaltet werden.
Jahrgangsstufe 9
3. Halbjahr: Funktionsweise von Hardware/Prozessdatenverarbeitung
Dieser Abschnitt des Informatikunterrichts ist am RSG zur Zeit durch den Einsatz unserer Lego® NXT-Roboter gekennzeichnet, die uns freundlicherweise und in ausreichend großer Zahl von unserem Förderverein zur Verfügung gestellt wurden. Je nach Lerngruppe ist außerdem eine Thematisierung von Grundlagen der Digitaltechnik (Boolesche Algebra, logische Gatter, Diodenmatrizen, Zahlensysteme, usw.) denkbar.
4. Halbjahr: Softwareprojekte (in einer höheren Programmiersprache)
Um dem vielfachen Wunsch von Schülerinnen und Schülern zu entsprechen sowie im Sinne einer Vorbereitung auf das Fach Informatik in der Oberstufe, werden im letzten Halbjahr des Differenzierungsbereichs erste Softwareprojekte realisiert. Die Umsetzung erfolgt in einer einfachen objektbasierten oder -orientierten Programmiersprache (etwa JavaScript, Python) und ggf. unter Zuhilfenahme eines auf das Alter der Lernenden ausgerichteten Werkzeugs zum Erwerb von Programmiererfahrung (etwa Alice, Greenfoot, WontoML, etc.)
Sekundarstufe II (Oberstufe/Abitur)
Die derzeitige Ausgestaltung des Faches Informatik in der Sekundarstufe II orientiert sich auch am RSG notwendigerweise an den engen Vorgaben des Zentralabiturs NRW. Allerdings können zusätzliche Themen jederzeit einfließen, wo es sinnvoll erscheint (z.B. Thematisierung von Heapsort im Zusammenhang mit Baumstrukturen). Die folgende Auflistung an Themen ist ausgerichtet auf den Abiturjahrgang 2011. Mehr noch als in der Sekundarstufe I setzt der Informatikunterricht in der Sekundarstufe II auf die Eigenständigkeit und Selbstverantwortung der Schülerinnen und Schüler, indem diese ihren Lernprozess selbst steuern und größtenteils in Kleingruppen gemeinsam die Lösung eines dargestellten Problems erarbeiten. Die am RSG eingesetzte Programmiersprache für die Sekundarstuge II ist zur Zeit Java.
Jahrgangsstufe 11
Im Mittelpunkt der Jahrgangsstufe 11 steht zunächst das "Kennenlernen von Fachinhalten und informatikspezifischen Methoden an Beispielen, die an Erfahrungen und Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler anknüpfen" (Richtlinien und Lehrpläne für die Sekundarstufe II - Gymnasium/Gesamtschule in NRW - Informatik, S. 24). Konkret bedeutet dies am RSG eine umfassende Heranführung der Schülerinnen und Schüler an die grundlegenden Konzepte der objektorientierten Programmierung. Zum Einsatz kommt dabei zur Zeit die didaktisch ausgerichtete und deutschlandweit bewährte Klassenbibliothek Stifte und Mäuse.
Idealerweise kann auf bereits in der Sekundarstufe I vermittelte Kenntnisse zur Objektorientierung zurück gegriffen werden - jedoch ist für Schülerinnen und Schüler an dieser Stelle auch problemlos ein Neueinstieg in das Fach Informatik möglich.
Jahrgangsstufen 12 und 13
1. Konzepte des objektorientierten Modellierens
• Klasse, Objekt, Attribut, Methode
• Hat-Beziehung, Kennt-Beziehung, Ist-Beziehung
• Abstrakte Klassen, Vererbung, Polymorphie
• Klassendiagramme
2. Datenstrukturen
• Lineare Strukturen mit den Akzenten
• Schlange und Stapel
• Anwendung der Standardoperationen
• Implementation der Standardoperationen
• Lineare Liste
• Anwendung der Standardoperationen
• Such- und Sortieralgorithmen
• Lineare Suche
• Sortieren durch direktes Einfügen
• Quicksort (nur Leistungskurs)
• Baumstrukturen mit den Akzenten
• Binärbaum
• Anwendung der Standardoperationen
• Traversierungsalgorithmen
• Geordneter Baum als Spezialfall des Binärbaums
• Anwendung der Standardoperationen
• Implementation von insertItem und searchItem (nur Leistungskurs)
• Ungerichteter gewichteter Graph (nur Leistungskurs) mit den Akzenten
• Anwendung der Standardoperationen
• Suche des kürzesten Weges zwischen zwei Knoten: Backtracking, Dijkstra-Algorithmus
3. Modellieren und implementieren kontextbezogener Problemstellungen als Netzwerkanwendungen
• Netzwerkprotokolle
• Client-Anwendungen
• Client-Server-Anwendungen
• Kryptografie
• Symmetrische Verschlüsselungsverfahren (Cäsar, Vigenére)
• Asymmetrische Verschlüsselungsverfahren (RSA)
• Schlüsselaustausch (Diffie-Hellmann)
4. Endliche Automaten und formale Sprachen
• Modellieren kontextbezogener Problemstellungen als endliche Automaten
• Darstellung von deterministischen endlichen Automaten als Graph und als Tabelle
• Akzeptor als spezielle Form des endlichen Automaten
• Formale Sprachen: Reguläre Sprachen
• Entwicklung eines Parsers für eine einfache formale Sprache (nur Leistungskurs)
(Quelle: Richtlinien und Lehrpläne für die Sekundarstufe II - Gymnasium/Gesamtschule in NRW - Informatik)
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Bei Fragen zum Informatikunterricht am Reinoldus- und Schiller-Gymnasium kontaktieren Sie bitte jederzeit den derzeitigen Fachvorsitzenden, Herrn Martin Reinertz unter martin.reinertz@uni-dortmund.de