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Informatik

Schülerinnen beim Informatikunterricht am Gymnasium Hochrad

Informatik ist überall!

Ob wir nun Textnachrichten schreiben, Fotos und Videos machen, bearbeiten und miteinander austauschen, ob wir uns orientieren und Routen planen, Online-Banking machen oder mit der Kryptowährung Bitcoins bezahlen, die Technik unserer Zeit, beispielsweise mit den Funktionen unserer Smartphones, ermöglichen uns zu jeder Zeit und an jedem Ort Computerprogramme zu nutzen. Wir begegnen heute in praktisch allen Lebensbereichen Informatiksystemen und ihren Auswirkungen.

Doch wie funktioniert das eigentlich? Wieso müssen wir Bahntickets nicht mehr ausgedruckt und als Gegenstand in der Hand halten, sondern nur noch unser Handydisplay vorzeigen? Wie funktioniert dieser eigentümlich aussehende  Code, der nur komplett aus schwarzen und weißen Kästchen aufgebaut ist? Doch darin sind alle nötigen Informationen enthalten, die darüber entscheiden, ob wir im richtigen Zug sitzen oder nicht. Anders ausgedrückt: Wie können Nullen und Einsen die Grundlage sein, auf der alle unsere komplexen Computeranwendungen aufgebaut sind? Die Informatik liefert die Antworten auf diese Fragen.

Im Informatikunterricht werden wir in Theorie und Praxis Informatiksysteme und ihre Wirkungen entdecken,  verstehen und bewerten.

Über das Kommunikationsmedium Internet mit all seinen Möglichkeiten der Vernetzung wandern schon heute in jeder Sekunde unvorstellbar große Datenmengen quer über den gesamten Globus. Mit dem kommenden „Internet der Dinge“, also der zusätzlichen Einbindung von normalen Alltagsgegenständen, von der Brille bis zum Kühlschrank, wird sich die Datenmenge noch weiter erhöhen. Was für eine riesige Bedeutung (persönliche) Daten in der heutigen Welt besitzen, haben die kostenlosen Angebote der milliardenschweren Internetkonzerne Google und Facebook bereits deutlich gemacht: „If you’re not paying for it, you are the product“. Und spätestens durch den Whistleblower Edward Snowden, wissen wir, dass die Gefahr einer allumfassenden Überwachung real ist. Smartphones haben Kameras und Mikrofone in jedes Haus gebracht und stellen damit selbst George Orwells Negativ-Utopie „1984“ (im Jahre 1949 erschienen!) in den Schatten. Aus dieser Situation resultieren neue Fragestellungen, die für unsere Gesellschaft von höchster Wichtigkeit sind: Z.B.  „Welche Anforderungen stellt eine Gesellschaft an den Datenschutz?“ oder „Gibt es ein Recht auf Vergessen? Und wie könnte das umgesetzt werden?“.

Im Informatikunterricht werden wir Informatiksysteme selbst gestalten und damit auch in die Gestaltung der eigenen Umwelt eingreifen.

Der Einsatz von Computern erleichtert den Menschen viele Dinge, die sie vorher mühsam selbst ausführen mussten. Man erreicht somit beeindruckende Effizienzsteigerungen. Wie man den Computern Aufgaben übertragen kann, ist ebenfalls Teil des Informatikunterrichts. Die Schülerinnen und Schüler lernen Teile der Realität abzubilden, in Programmiersprachen zu übersetzen und somit eigene Programme zu entwicklen. Hierbei werden Strategien zur Problemlösung betrachtet, die mal mehr und mal weniger passen.

Im Informatikunterricht werden wir eine Problemlösefähigkeit erwerben, die innerhalb und außerhalb des Informatikunterrichts und der Schule anwendbar ist.

Informatik in der Mittelstufe

  • In Klasse 9 wird Informatikunterricht als zweistündiger Wahlpflichtkurs angeboten.

Informatik in der Vorstufe

  • In der Vorstufe wird Informatikunterricht als zweistündiger Wahlkurs angeboten.

Es wird das Thema „Datenbanksysteme“ behandelt. Erst wird eine bestehende Datenbank analysiert. Mit der Abfragesprache SQL können die Daten der Datenbank sinnvoll verknüpft und bearbeitet werden, um Informationen zu erhalten. Später wird ein eigenes Datenbankprojekt entwickelt. Das „Entity-Relationship-Model“ hilft bei der Modellbildung und die Dokumentenbeschreibungssprache HTML ermöglicht die Gestaltung von Eingabeformularen. Mit Hilfe von ersten Grundlagen in der imperativen Programmierung mit PHP können die Datenbank und die Benutzerschnittstellen zu einem funktionsfähigen Datenbanksystem verbunden werden.

Informatik in der Studienstufe

Am Gymnasium Hochrad gibt es in der Studienstufe das folgende Angebot an Informatikunterricht :

  • im Profil „Living in the global village“ als zweistündiger Kurs auf grundlegendem Niveau
  • und als zweistündiger Wahlkurs auf grundlegendem Niveau.

Semesterthemen

  • „Objektorientierte Modellierung“
    Unter dem Begriff der objektorientierten Modellierung werden mehrere Aspekte der objektorientierten Entwicklung eines Softwaresystems zusammengefasst.  Objektorientierte Modellierung beinhaltet die Analyse eines abzubildenden Realitätsausschnitts, den Programmentwurf und die Implementierung der Software. Das Konzept der Objektorientierung hat heutzutage einen wichtigen Stellenwert in der Softwareentwicklung und ist somit im Sinne einer Vorbereitung auf ein Studium oder eine Ausbildung mit Informatikbezug  von großer Relevanz. Zudem fördert es die strukturierte Herangehensweise an komplexe Problemstellungen und somit die Allgemeinbildung. Mögliche Programmiersprachen sind Java oder Python.
  • „Verteilte Systeme“
    Um die Frage: „Wie kommt eine E-Mail von meinem Computer zum Computer des Empfängers?“ zu beantworten, werden die technischen Grundlagen von globalen und lokalen Netzwerken behandelt (u.a. Hardware, Adressierung, Routing, Protokolle, Schichtenmodelle). Ein zweiter großer Bereich ist das Thema „Kryptografie“. Es wird untersucht, welche Gefahren bei der Kommunikation über öffentliche Medien bestehen und wie man durch Verschlüsselung, z.B. mit RSA, Vertraulichkeit herstellen kann. Mit Zertifikaten und digitalen Unterschriften können zusätzliche Sicherheitsmerkmale erreicht werden. Aber wozu der ganze Aufwand? Warum sollte man überhaupt sicher kommunizieren?
  • „Möglichkeiten und Grenzen von Informatiksystemen“
    Als Teilbereich der künstlichen Intelligenz wird die automatische Sprachverarbeitung betrachtet. Mittels einer funktionalen Programmiersprache (Scheme oder Haskell), wird ein Sprachüberstezer (dt. <-> engl.) entwickelt. Dabei werden neue Technicken der Problemlösung u.a. Rekursion, Breiten- und Tiefensuche erlernt. Die fachkundige Diskussion der Frage (danach), welche Teile der geistigen Tätigkeiten des Menschen von Maschinen übernommen werden könnten, wird durch die Thematisierung der prinzipiellen und praktischen Grenzen der Berechenbarkeit sowie durch die Einbeziehung von gesellschaftlichen, ethischen und rechtlichen Aspekten untermauert.
  • „Simulation von dynamischen Systemen“
    Computersimulationen ermöglichen neue Möglichkeiten der Erkenntnisfindung. Im Mittelpunkt dieses Semesters steht das „Vernetzte Denken“. Ausgehend von Wortmodellen, Wirkungsdiagrammen und Simulationsdiagrammen erstellen die Schülerinnen und Schüler erst einfache Modelle zu verschiedenen Wachstumsformen und implementieren später auch komplexere Wirkungsgeflechte mithilfe einer Simulationssoftware. Um keine falschen Schlüsse zu ziehen, ist es von großer Bedeutung die Aussagekraft von Simulationsergebnissen einschätzen zu können. Hierfür wird auch der mathematische Hintergrund, die numerischen Verfahren bei der Berechnung der Simulationsergebnisse, untersucht.

Links zu den Bildungsplänen

Informatik in der Mittelstufe

Informatik in der Oberstufe

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