Für eine kompetente und verantwortungsbewusste Nutzung solcher Systeme, und auch um prinzipielle Chancen und Risiken beurteilen zu können, ist ein grundlegendes Verständnis ihrer Wirkungsweise und Fähigkeiten erforderlich.
Gleichzeitig wächst auf diesem zukunftsträchtigen (Arbeits-) Markt die Nachfrage nach Informatikern und Experten.
Hier kann der Informatikunterricht ein erster Schritt sein, um Neigungen zu erkennen, Vorbehalte abzubauen und Interesse zu wecken.
Informatik als (Wahl-)Fach wendet sich daher an alle, die einen "Blick unter die Haube" werfen wollen. Man muss also kein Computer-Nerd sein, um sich für Informatik zu entscheiden, sondern nur das Interesse und die Bereitschaft mitbringen, sich mit ganz unterschiedlichen Bereichen dieses Themengebietes auf der Konzeptebene wie auch praktisch am Computer auseinanderzusetzen.
Informatik kann in der Sekundarstufe I im Differenzierungsbereich für zwei Jahre (Jahrgangsstufen 8/9) als Wahlpflichtfach belegt werden.
Vorkenntnisse sind hierfür nicht erforderlich und auch ein eigener PC wird nicht vorausgesetzt, auch wenn natürlich beides nicht schadet. Einzig Interesse an der Auseinandersetzung mit wechselnden technischen Inhalten und Freude am kreativen, aber auch systematischen Lösen von Aufgabenstellungen sollte vorhanden sein.
Informatik ist natürlich nicht nur ein "Jungsfach", sondern auch Mädchen sollten sich dies zutrauen, da sie den Überschwang der Jungen häufig durch eine systematischere und strukturiertere Arbeitsweise mehr als kompensieren.
Der Unterricht orientiert sich an den prozess- und inhaltsbezogenen Kompetenzen, die von der Gesellschaft für Informatik in den Bildungsstandards Informatik für die Sekundarstufe I als Lernziele formuliert wurden. Es geht dabei nicht darum, sich durch Anwenderschulung z.B. zur Expertin / zum Experten für Textverarbeitung zu entwickeln, da dies kein Thema der Informatik ist, sondern um den Erwerb von Grundwissen in verschiedenen Gebieten der Datenverarbeitung in einer altersstufengemässen Form.
Im Unterricht wird dies umgesetzt, indem in regelmäßigen Abständen ein Themenwechsel stattfindet, sodass in ganz unterschiedliche Bereiche der Informatik "hineingeschnuppert" werden kann. Inhaltlich bauen diese Themen nicht direkt aufeinander auf, was einen "Neustart" erleichtert, sollte einem einmal ein Themenbereich nicht so gelegen haben.
Ein typisches Spektrum an Themen, das auch einen besseren Einblick in die Bandbreite des Faches zum Ziel hat, finden Sie in der nachfolgenden tabellarischen Übersicht.
Sekundarstufe I - Themenübersicht | |
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Tabellenkalkulation:
Grundlagen der Algorithmik:
Zahlensysteme & Logikschaltungen:
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Grundlagen Datenbanken:
Endliche Automaten:
Entwurf von Web-Seiten:
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Je nach Thema und Arbeitsphase findet dabei nicht nur Arbeit am Computer statt, auch wenn dies natürlich die Komponente mit dem größten Spaßfaktor ist und die Experimentierfreude und der Spieltrieb, der zur Informatik gehört, nicht zu kurz kommen dürfen. Da bisher in dieser Stufe jedoch kaum Schulbücher eingesetzt werden, sind gerade bei der Erarbeitung von Grundlagenwissen im Plenum Aufzeichnungen im Heft erforderlich. Auch in den vorbereitenden Entwurfsphasen von Arbeiten am Rechner ist vielfach Arbeit im Heft gefordert.
Pro Halbjahr werden zwei schriftliche Arbeiten geschrieben, in denen die erworbenen Kompetenzen mit Blick auf die praktischen Fähigkeiten, aber auch die konzeptuellen Grundlagen des jeweiligen Themas überprüft werden.
Übungsblatt WENN-Funktion (OpenOffice Calc) | |
Übungsblatt SVERWEIS (OpenOffice Calc) |
Skript Zahlensysteme und Logische Schaltungen |
Online-Workshop HTML und Webseiten-Design Erweitert |
Weitere Materialien finden Sie im Kursbereich.
In der Sekundarstufe II ist die Wahl des Faches Informatik, entweder als schriftliches oder als mündliches Fach bis zum Abitur, für alle Schülerinnen und Schüler möglich.
Eine vorhergehende Teilnahme an Informatik als Wahlpflichtfach in den Jahrgangsstufen 8 und 9 ist dafür keine Voraussetzung.
Die Themenfelder in der Sekundarstufe II sind durch den Kernlehrplan Informatik vorgegeben und werden durch die Vorgaben für das Zentralabitur für das jeweilige Schuljahr inhaltlich präzisiert. Einen Überblick gibt die unten dargestellte tabellarische Zusammenfassung.
Hinsichtlich der Themen gibt es Überschneidungen mit der Sekundarstufe I, die sich jedoch auf grundlegende Konzepte, z.B. der Algorithmik, beschränken und die sich natürlich auch in der jahrgangsstufengemässen inhaltlichen Gestaltung unterscheiden.
Ausser dem zentralen Aspekt eines Beitrages zum Verständnis komplexerer Informatiksysteme verbindet die unterschiedlichen Themenfelder der Sekundarstufe II dabei die einheitliche Verwendung der Programmiersprache Java als Basis von Implementierungen auf dem Rechner (Ausnahmen: Automaten / Datenbanken). In der EF liegt der inhaltliche Fokus daher im wesentlichen auf den Grundlagen der Programmiersprache Java in Verbindung mit dem objektorientierten Modellieren und Programmieren, worauf in der Q1 dann das Themenfeld Algorithmen und Datenstrukturen unmittelbar aufbaut.
Sekundarstufe II - Themenübersicht | |
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Objektorientiertes Modellieren & Programmieren mit Java:
Datenstrukturen & Algorithmen:
Automaten & Formale Sprachen
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Relationale Datenbanken:
Informatiksysteme:
Kryptographie:
Informatik & Gesellschaft:
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Das folgende zip-Archiv beinhaltet alle Arbeitblätter und Musterlösungen des EF-Projektes PolyForms. In diesem Projekt werden alle Aspekte der benötigten Java-Grundlagen und der objektorientierten Programmierung (Kontrollstrukturen, Datentypen, Klassen und deren Beziehungen) kompakt zusammengefasst, sodaß es gut für selbstständige Wiederholung und Festigung geeignet ist.
Download zip-Archiv Projekt PolyForms
Online-Workshop GUI-Programmierung mit AWT & Swing |
Weitere Materialien finden Sie im Kursbereich.
Zum Download und selber ausprobieren nachfolgend Beispiele aus dem Bereich Verschlüsselungstechniken:
Verschlüsseln Sie private Nachrichten oder Notizen mit Ihrem eigenen Kryptographiesystem und sperren Sie unerwünschte Mitleser aus! Einfach einen eigenen Schlüssel wählen, den Klartext eingeben und den verschlüsselten Text in die jeweilige Anwendung kopieren (z.B. Email oder WhatsApp, entschlüsseln umgekehrt).
Die symmetrische Verschlüsselung nach Vigenere bzw. mittels einer Strom-Chiffre gehört zu den klassischen Standardverfahren der "Vor-EDV-Zeit". Sie hat gegenüber aktuellen Public Key Systemen sicherlich Einschränkungen vor allem bzgl. der Schlüsselsicherheit (Problem des Schlüsseltransfers), erscheint aber für Normalanwender ohne Expertenwissen und Werkzeuge allein aus Gründen des hohem Zeitaufwandes für einen brute force-Angriff als Schutz vor neugierigen Blicken geeignet.
Polyalphabetische Substitution nach Vigenere (ca. 1585) | |
Strom-Chiffre mit Linearer Kongruenz (ca. 1918) |
Alternativ kann man auch mit Hilfe eines Morse-Dekoders ver- und entschlüsseln (dies ist gleichzeitig ein Beispiel für den effizienten Einsatz der nichtlinearen Datenstruktur Binärbaum in der Q1).
Ver-/Entschlüsseln mit Morse-Code (Samuel Morse, ca. 1840) |
Die Vorgaben / Schwerpunktsetzung und auch die Aufgaben inklusive
der erwarteten Lösungen können hierzu von den Seiten des
Schulministeriums NRW
für das Fach Informatik heruntergeladen bzw. dort nachgelesen werden.
Für den Zugang zu den Aufgaben ist eine Anmeldung mit Schulnummer und Kennwort erforderlich. Diese Informationen bitte bei mir erfragen.
Hierzu gehören einerseits begleitende Materialien auf den Seiten der Hersteller der eingesetzten Werkzeuge (siehe Bereich Werkzeuge, im folgenden hier nicht mehr aufgelistet) und andererseits spezifische themenbezogene Seiten, die sowohl Basiswissen wie auch Vertiefungen eines Themas, z.B. als Grundlage für Referate, beinhalten.
Die folgende Sammlung von Verweisen hat sich im Unterricht bewährt. Sie stellt jedoch naturgemäß nur eine Momentaufnahme eines "moving target" ohne jeden Anspruch auf Vollständigkeit dar!
Bildungsstandards Informatik |
Bildungsstandards Informatik für die Sekundarstufe I -
Empfehlungen der
Gesellschaft für Informatik e. V.,
erarbeitet vom Arbeitskreis Bildungsstandards, 2008.
Kompetenzorientierte Formulierung von Inhalts- und Prozessbereichen mit dem Ziel, zeitgemäße informatische Bildung an Schulen zu fördern. |
Kernlehrplan Informatik Sek II NRW |
Kernlehrplan für die Sekundarstufe II an Gymnasien und Gesamtschulen
in NRW, gültig ab dem Schuljahr 2014/15.
Aufgaben / Ziele des Faches sowie kompetenz- und ergebnisorientiert formulierte Unterrichtsvorgaben für Inhalts- und Prozessbereiche, differenziert nach Grund- und Leistungskurs. |
Informatik in der Schule |
Auf dieser Seite des Studienseminars für das Lehramt an Gymnasien
in Kaiserslautern findet sich ein breitbandiges Spektrum an Themen,
die in viele Aspekte und Konzepte der Informatik einführen.
Der Grad der Ausarbeitung ist sehr unterschiedlich und
in der Darstellung vielfach auf die Sekundarstufe I ausgerichtet.
Bietet neben fachlichen Inhalten eine gute Orientierungshilfe, was das Fach Informatik ausmacht. |
Eltern sehen sich vielfach überfordert bei Fragestellungen, die sich rund um das Internet und die Mediennutzung ihrer Kinder ergeben. Auf den folgenden Seiten findet man nützliche Informationen und Hilfestellungen zu den Themen Soziale Netzwerke, Chat Rooms, Smartphones, etc.
www.klicksafe.de | Eine Initiative der EU zur kompetenten und sicheren Nutzung des Internet. Informationen zum Privatsphärenschutz, Jugendschutz, Einstellungen von Facebook und Smartphone, Rechtsfragen, etc. |
watchyourweb.de | Eine Seite speziell für Jugendliche. Altersgerechte Informationen zu Themen wie Sicherheit in Social Communities, Datenschutz und Abzocke im Internet, Urheberrecht, Handysicherheit, etc. |
irights.info | irights.info ist eine Informationsseite zu grundlegenden Fragen des Internetrechtes ("Was tun bei Abmahnungen?", Urheberrecht bei Facebook-Inhalten / Filesharing / Streaming, Markenschutz bei Ebay und vielem mehr) wie auch ein Online-Magazin mit tagesaktuellen Berichten und Informationen. |
schau-hin.info | Eine Initiative des Bundesfamilienministeriums, die Eltern und Erziehende über aktuelle Entwicklungen elektronischer Medien, damit verbundene Gefahrenquellen und einen sicheren Umgang damit informiert. Dies beinhaltet praktische Hilfestellungen, z.B. für die Sicherheitseinstellungen von Browser, Smartphone und Sozialen Netzwerken. |
Diese Webseite wurde ausschließlich mit den im Unterricht verwendeten Mitteln, HTML5 in Verbindung mit CSS3, sowie ein wenig JavaScript erstellt (siehe Online-Kurs im SekI-Materialbereich). Dies hat einerseits viel Spaß gemacht und andererseits brauchen auch Informatiklehrer ab und an etwas praktische Übung...
SELFHTML Manual SELFHTML wiki |
In selfhtml findet man eine umfassende Einführung und Anleitung
für das Erstellen von HTML-Seiten mit Cascading Style Sheets (CSS)
und Scriptsprachen wie JavaScript und PHP. Auch Randbereiche
der Webseitenerstellung wie Projektverwaltung und Internationalisierung werden
behandelt.
Da die Dokumentation (2007) in die Jahre gekommen ist, erfolgt eine Überarbeitung im Rahmen des Wiki. Dieser enthält viele Ergänzungen, Referenzen und Tutorials. |
BlueJ Tutorial | Ein Tutorial für die Anwendung von BlueJ (Einrichten von Projekten, Inspektor, Debugger, etc.) in deutscher Sprache direkt von den Autoren von BlueJ. |
Java-Tutorial.org | Ein Online-Tutorial für Java-Einsteiger, das sich auf Grundlegendes beschränkt. Kompakt und übersichtlich, als Nachschlagewerk während Programmierphasen im Unterricht gut geeignet. |
Handbuch der Java-Programmierung |
Ein empfehlenswertes Buch für alle, die tiefer in die Programmierung
einsteigen wollen. Auch die Konzepte der OOP, wie Spezialisierung /
Generalisierung, Polymorphismus, spätes Binden, Überladen,
etc., werden behandelt.
Es geht deutlich über den Schulrahmen hinaus, zeichnet sich aber durch eine übersichtliche Struktur und einen sehr guten Index für eine schnelle und einfache Stichwortsuche aus. Die HTML-Version des Buches inklusive des Quellcodes aller im Buch verwendeten Beispiele kann hier kostenlos heruntergeladen werden. |
SQL-Tutorial | Ein Tutorial für SQL, das auch auf Datenbankgrundbegriffe und die Themen Primär- / Fremdschlüssel, Beziehungen / Joins zwischen Tabellen sowie Tabellenstrukturierung anhand der ersten drei Normalformen eingeht. |
Theoretische Informatik - Automaten und Sprachen |
Auf dieser Seite von Tino Hempel vom Richard-Wossidlo-Gymnasium in
Ribnitz-Damgarten wird eine gut verständliche Übersicht
über den gesamten Themenbereich aus der
Perspektive der Schulinformatik gegeben. Dies beinhaltet verschiedene
Automatentypen (Mealy / Moore-Automaten, Akzeptor,
Kellerautomat, Turingmaschine) wie auch Grammatiken
und eine Skizze der Chomsky-Hierarchie.
Dabei wird inhaltlich nach Grund- und Leistungskursniveau differenziert. |
Automaten und Formale Sprachen |
Die Seite von Axel Wagner vom Saarpfalz-Gymnasium Homburg
beinhaltet viele gute Materialien nicht nur zum Thema Automaten und
Formale Sprachen, sondern auch zu weiteren Themen der theoretischen
Informatik wie Betrachtungen zur Effizienz von Algorithmen
und den Grenzen der Berechenbarkeit.
Ebenfalls zum Thema Kryptologie (s.u.) findet sich einiges. |
Kryptologie: Verschlüsselte Botschaften | Auf dieser Seite von Hans-G. Mekelburg wird eine kompakte Übersicht der klassischen und der modernen Kryptographie gegeben sowie deren Einsatzmöglichenkeiten für die Computer- und Netzwerksicherheit betrachtet. Umfassend, mit gutem Glossar, für schulische Zwecke geeignet. |
Einführung in die Kryptologie | Auch im Skript von Tino Hempel werden Mono- und Polyalphabetische Verfahren sowie die Public-Key-Chiffrierung anhand RSA vorgestellt. Der Fokus liegt hier auf der Vermittlung der Prinzipien und der Analyse möglicher Schwachstellen bzw. Angriffspunkte. Gut für schulische Zwecke geeignet. |
OSZ Berlin Bereich Informatik / Kryptologie |
Auf den Seiten des Oberstufenzentrums Handel in Berlin befindet sich im Bereich Informatik / Kryptologie eine gute Übersicht über viele relevante Themenbereiche der Kryptologie. |
Lauschen zwecklos! RSA und seine zahlentheoretischen Grundlagen |
In diesem Skript (pdf) der ETH Zürich und dem Institut für Mathematik der Humboldt-Universität Berlin werden zunächst die zahlentheoretischen Grundlagen übersichtlich und mit praktischen Beispielen erläutert und dann das RSA-Verfahren in gut nachvollziehbarer Weise dargestellt. Insbesondere zur Vertiefung des Themas geeignet. |
Kurztutorial.INFO | Ein kompaktes Kurztutorial, das aber die grundlegenden Konzepte vermittelt und auch Klassenbildung und das Erzeugen von Animationen durch Bildsequenzen behandelt. |
WikiBooks-Tutorial | Das Tutorial aus der Wikibooks-Bibliothek führt schrittweise und übersichtlich strukturiert in die Verwendung von POV-Ray ein. Für Einsteiger gut geeignet. |
Beschreibungen und Beispiele zu POV-Ray | Auf der Seite von Friedrich Lohmüller befindet sich ein umfassendes Tutorial, in dem in 27 Kapiteln ausgehend von Basistechniken auch fortgeschrittene Sachverhalte behandelt werden. Es ist gut strukturiert und beinhaltet eine Vielzahl von (Code-)Beispielen. |
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