Lehrplan Informatik an Gymnasien Sachsens

Inhaltsverzeichnis

VORWORT

Am 1. August 1992 nehmen die Lehrer des Freistaates Sachsen an den neuen Schularten Grundschule, Mittelschule, Gymnasium und Förderschule ihren Dienst auf. Die vorliegenden Lehrpläne werden die Grundlage für die Bildungs- und Erziehungsarbeit legen.
Der Auftrag an die Schule ist durch das Grundgesetz der Bundesrepublik Deutschland und die Verfassung des Freistaates Sachsen bestimmt. Die neuen Lehrpläne stecken den inhaltlichen und erzieherischen Rahmen ab, den jeder Lehrer durch sein individuelles Handeln ausfüllt. Die Auswahl der Methoden und didaktischen Schritte nimmt er entsprechend der gegebenen Situation eigenverantwortlich vor.
Für Anregungen und Kritik als Grundlage für die künftige Lehrplanarbeit bin ich dankbar.
Ich wünsche allen Lehrern bei der Umsetzung dieser neuen Lehrpläne viel Erfolg .

Stefanie Rehm

Bildungs- u. Erziehungsauftrag des Gymnasiums

Aufgaben und Ziele des Gymnasiums bestimmt das Schulgesetz des Freistaates Sachsen in § 7, Absatz 1 :
Das Gymnasium vermittelt Schülern mit entsprechenden Begabungen und Bildungsabsichten eine vertiefte allgemeine Bildung, die für ein Hochschulstudium vorausgesetzt wird; es schafft auch Voraussetzungen für eine berufliche Ausbildung außerhalb der Hochschule.
Die Zielsetzung, den Schülern am Gymnasium eine vertiefte allgemeine Bildung zukommen zu lassen, beinhaltet zwei Schwerpunkte. Zum einen ist die Ausbildung am Gymnasium gekennzeichnet durch Fachunterricht in einzelnen Lernbereichen, zum anderen kommt fachübergreifenden Verstehen und Erkennen große Bedeutung zu.
Der Unterricht am Gymnasium wird in Fächern erteilt, die dem Schüler sowohl Grundkenntnisse als auch, vor allem in den ab Klasse 8 angebotenen Profilen und der Sekundarstufe II, vertiefte Fachkenntnisse vermitteln und somit zum Erwerb der Studierfähigkeit besonders beitragen können: Gymnasiale Ausbildung soll zur Auseinandersetzung mit komplexen Denksystemen anleiten und zu abstrahierendem, analysierendem und kritischem Denken führen. Der Schüler muß nicht nur Wissen erwerben, sondern das erworbene Wissen auch anwenden und nutzen können. Der Lernprozeß zielt auf zunehmende Selbständigkeit in der Methodenanwendung, auf Begriffsbildung und Modellverstehen. Gleichzeitig erwirbt der Schüler damit die Fähigkeit, Probleme in einer weitgehend durch die Wissenschaft bestimmten Welt beurteilen oder lösen zu können.
In der Orientierung auf dieses Ziel zeichnet sich das Gymnasium aus durch die Hinführung zu wissenschaftspropädeutischem Lernen. Systematisierung, Methodenbewußtsein, Problematisierung und Distanz kennzeichnen dieses in besonderem Maße wissenschaftsorientierte Lernen. Im Unterricht haben die Lehrer dabei die Aufgabe, die Anforderungen, Lerninhalte und Arbeitsmethoden dem Alter, Entwicklungsstand und den Lernbedürfnissen der Schüler anzupassen. Dazu gehört, daß die der jeweiligen Klassenstufe und dem Unterrichtsstoff angemessenen Methoden angewendet werden, verschiedene Formen des Arbeitens zielgerichtet eingesetzt und auch alternative Unterrichtsformen, zum Beispiel der Projektunterricht, einbezogen werden.
Vorrangige Aufgabe ist dabei die Hinführung zu einem weitgehend eigenverantwortlichen, selbständigen Lernen und Erarbeiten der Unterrichtsinhalte in der Sekundarstufe II. Mit der Entscheidung über die Unterrichtsfächer im Rahmen der durch die Oberstufenverordnung eingeräumten Wahlmöglichkeit sowie der Festlegung von Schwerpunkten seiner Ausbildung durch die Wahl der zwei Leistungskurse kann jeder Schüler sein Unterrichtsprogramm in den letzten beiden Jahrgangsstufen maßgeblich mitgestalten. Damit bereiten ihn diese Jahrgänge der gymnasialen Oberstufe auch darauf vor, bei einem sich anschließenden Studium selbständig über die Gestaltung des Ausbildungsganges zu entscheiden. Durch die Festlegung von Pflichtkursen und verpfIichtenden Prüfungsfächern in der gymnasialen Oberstufe ist andererseits jedoch gesichert, daß der Schüler bis zum Abitur in allen Aufgabenbereichen - dem sprachlichen, musischen, mathematisch-naturwissenschaftlichen und gesellschaftswissenschaftlichen Gebiet sowie in den Fächern Ethik/Religion und Sport - Unterricht erhält.
Um die Schüler zu einem solchen Lernen und Begreifen führen zu können, sind die Begabung und Fähigkeit zu

Voraussetzung für den Bildungsweg am Gymnasium.
Der Fachunterricht am Gymnasium muß aber die Isolierung der Unterrichtsinhalte in den Einzelfächern vermeiden und dem Schüler Einblicke in die fächerverbindenden Bezüge geben. Die in den Einzeldisziplinen verschiedenen, einander jedoch ergänzenden Betrachtungsweisen und Methoden spielen dabei ebenso eine Rolle wie fächerübergreifende Erziehungs- und Bildungsziele, unter denen besonders die Friedenserziehung, Umweltbewußtsein und Toleranz gegenüber allen Menschen, die anders sind oder anders denken, zu betonen sind. Die Schüler müssen lernen, ihre eigenen Werturteile in Auseinandersetzung mit anderen Überzeugungen zu vertreten und zu begründen. Hierzu ist es erforderlich, daß sie die Werte, die die Grundlage ihrer eigenen Überzeugung bilden, aus ihren Ursprüngen verstehen sowie ihre Bedeutung in Staat und Gesellschaft, einschätzen können, daß sie sich für sie einsetzen, sie aber auch kritisch überdenken und gegebenenfalls konstruktiv weiterentwickeln. Dabei muß der Schüler aber auch lernen, die Werturteile und Überzeugungen anderer zu tolerieren.
Gymnasiale Bildung als Gesamtheit der Unterrichtsinhalte in den Einzelfächern zielt damit auf die umfassende Auseinandersetzung mit Natur- und Geisteswissenschaften, mit Geschichte und jetzigen Lebensumständen. Integration und Toleranz sollen dabei nicht nur theoretisch verarbeitet, sondern in der Schule praktisch gelebt werden in der Auseinandersetzung mit Menschen anderer Weltanschauungen und Religionen, in der gemeinsamen Unterrichtung mit Behinderten oder in der Begegnung mit Angehörigen anderer Nationen.
Damit ist das Erziehungs- und Bildungsziel am Gymnasium nicht nur intellektuell bestimmt, sondern schließt die Gesamtpersönlichkeit des Schülers ein. Er soll zu einem geschichtlich begründeten, kritischen Verstehen der heutigen Welt hingeführt werden, das ihn auch dazu befähigt, den Anforderungen einer modernen Berufs- und Arbeitswelt gewachsen zu sein. Die Probleme, aber auch die Chancen des Lebens in diesem Jahrhundert der Wissenschaft soll der Schüler erkennen und beurteilen. Er wird so in seinem späteren Beruf in der Lage sein können, aktiv an der Lösung der Probleme mitzuarbeiten.

Aufgaben und übergreifende Ziele des Fachs Informatik

Zur informatischen Bildung in der Schule gibt es vielfältige Ansätze und Überlegungen, die in jüngster Zeit zu einer ständigen Fortentwicklung in diesem Bereich beigetragen haben. Dabei können diese dem Tempo der Entwicklung in der Computertechnik und in der Wissenschaft Informatik mitunter kaum Schritt halten. In den Bildungskonzeptionen aller Bundesländer haben moderne Informations- und Kommunikationstechnologien einen festen Platz gefunden, ob als Unterrichtsgegenstand oder auch als Werkzeug. Dabei entwickeln sich Grundprinzipien und Arbeitsweisen der Informatik immer mehr zu allgemeinen Lernzielen, die auch den künftigen Entwicklungen dieser Schlüsseltechnologien entsprechen. In diesem Rahmen werden Aspekte der technischen Entwicklung, der Einsatzmöglichkeiten sowie auch der informatischen Grundlagen und gesellschaftlichen Auswirkungen aufgegriffen. Das Rahmenkonzept bildet dabei die Gesamtkonzeption für die informationstechnische Bildung der Bund-Länder-Kommission für Bildungsplanung und Forschungsförderung vom Dezember 1987, das sich heute in seiner Begrifflichkeit in der administrativen und bildungsplanerischen Diskussion durchgesetzt hat. Die Überlegungen für die Informatikbildung in den sächsischen Schulen ordnen sich in diese Vorschläge ein.
Informatik kann als Disziplin nicht auf solche Traditionen zurückblicken, wie sie andere Fächer besitzen, und das Verständnis von den Gegenständen und Methoden dieses Faches beginnt sich erst zu entwickeln. Häufig haben Schülerinnen und Schüler schon frühzeitig Kontakt mit Computern in ihrer Lebensumwelt. Dabei gehen sie teilweise recht unreflektiert mit dieser Technik um oder haben überzogene Berührungsängste. In diesem Spannungsfeld leistet Informatikbildung wichtige Beiträge zur Erfüllung des Auftrages unserer Schule, die Schülerinnen und Schüler mit den technischen und sozialen Errungenschaften der Gesellschaft in Berührung zu bringen und so ihre Urteils-, Entscheidungs- und Handlungsfähigkeit zu fördern. Der Unterricht im Fach Informatik muß deshalb die Fähigkeit zur Nutzung des Werkzeugs Computer auch als Erkenntnisinstrument vermitteln sowie zum sorgsamen und auf der notwendigen Sachkenntnis beruhenden Umgang mit den neuen Informations- und Kommunikationstechnologien erziehen. Er soll das abstrahierende strukturierende und kritische Denken fördern und Methoden der Problemlösung durch geeignete Modellierung fächerbergreifend vermitteln. Diesem Ziel dient auch die Erarbeitung der zentralen Begriffe der Informatik, das Vertrautmachen mit theoretischen Grundlagen der Fachdisziplin und die Nutzung der Programmierung als Werkzeug der Problemlösung.
Insgesamt hat der Informatikunterricht ein Grundverständnis für Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes der Computertechnik zu vermitteln und Anwendungen in ihrer Komplexität zu behandeln. Aus den dargestellten Rahmenbedingungen ergeben sich folgende grundlegende Ziele:

In der weiteren Differenzierung in den Themenbereichen des Faches in den Gymnasien sind diese Ziele und Grundsätze in geeigneter Weise umzusetzen. Dabei geht es neben der Erzeugung eines Grundverständnisses für die Probleme des Einsatzes moderner Informationstechnologien und der Vermittlung der Grundfertigkeiten in der Handhabung von Hard- und Software insbesondere darum, Fertigkeiten zur selbständigen Problemlösung und zur Nutzung einer Programmiersprache zu erzeugen. An dieser Stelle soll ausdrücklich betont werden, daß die Verwirklichung dieses Lehrplanes nur auf der Basis einer modernen Hard- und Softwareausstattung möglich ist.

Struktur und schulartspezifische Besonderheiten der Informatikbildung

Die Aufgaben und Ziele einer breiten Informatikbildung an den Gymnasien in Sachsen können durch gut paßfähige Themen umgesetzt werden. Für die Auswahl ist entscheidend, daß das erworbene Wissen und Können zu einer verbesserten Allgemeinbildung auf diesem Gebiet beiträgt. Es kann nicht das Anliegen sein, sich bereits zu sehr an berufsspezifischen Fähigkeiten und Fertigkeiten zu orientieren, die in späteren Ausbildungsgängen systematisch erworben werden sollen. Vielmehr geht es um Grundlagen, die ein gutes Weiterlernen ermöglichen. Die Arbeit in diesem Fach verlangt von den Schülerinnen und Schülern ein vielfältiges praktisches Handeln, darf aber keinesfalls zu Einführungskursen in ein Softwaresystem oder in eine Programmiersprache verkümmern. Ganz im Sinne einer breiten Gegenstandsbestimmung der Fachdisziplin Informatik sind auf eigener Erfahrungen mit dem Computer Einsichten in komplexere Nutzungen, i Datenschutzes und des Computeraufbaus sowie in die Arbeitsweise bei der Problemlösung mit Mitteln der Informatik zu erzeugen.
Im Gymnasium unterteilt sich informatische Bildung in das Fach >>Informatik<< in Klasse 7 und den Grundkurs >>Informatik<< im Wahlbereich der Jahrgangsstufen 11 und 12. Es ist das Anliegen des Faches, nach einer Einführung auch vertiefende Themen anzubieten, um so günstige Voraussetzungen für ein Hochschulstudium bzw. für das Berufsleben zu schaffen. Dabei muß beachtet werden, daß Schülerinnen und Schüler nur in der Klasse 7 diesen Unterricht im Rahmen ihrer Pflichtstunden erhalten. Der Grundkurs wird nach verschiedenen Motiven angewählt und sicher nicht von allen Schülern besucht werden. Falls es die Gegebenheiten an der Schule zulassen, kann den Schülerinnen und Schülern in den Klassen 8, 9 und/oder 10 eine Informatikbildung mit Themen aus den Gebieten Problemlösung mittels einer Programmiersprache oder Bearbeitung von Alltagsaufgaben mit Standardsoftware angeboten werden.
Die Vermittlung von Grundlagen in Klasse 7 schafft die Möglichkeit, die für unterschiedliche Fächer existierende Lernsoftware im Unterricht einsetzen zu können. Gleichzeitig werden aber auch alle künftigen Abiturienten bereits in dieser Altersstufe mit Anfängen der Programmierung vertraut gemacht.
Die Schülerinnen und Schüler sollen dabei vor allem:

  • Fähigkeiten bei der Problemanalyse, dem Auffinden und Realisieren geeigneter Algorithmen- und Datenstrukturen und dem Beurteilen der Lösungen entwickeln
  • Einsicht in die Lösung komplexer Problemzusammenhänge erhalten
Weiterführend sollen die Schülerinnen und Schüler in der Oberstufe:

  • Fertigkeiten in der algorithmischen Problemlösung mit Computern erwerben
  • Kenntnisse zu Zuverlässigkeit, Leistungsfähigkeit und Grenzen algorithmischer Methoden erreichen
  • Einsichten in Anwendungsgebiete und Entwicklungstendenzen erhalten
Die didaktische Aufbereitung der Themen ist an den Ansprüchen einer gymnasialen Bildung zu orientieren. Auf den Erwerb entsprechender Fertigkeiten in der Nutzung des Computers und auf ein Kennenlernen von Arbeitsmethoden der Fachdisziplin Informatik sollte dabei ein Schwerpunkt gelegt werden. Dabei wird sich ein erstes Kennenlernen der Computertechnik der Schule an einem Informationstag in der Klasse 7 auch für die Nutzung von Lernsoftware in den anderen Fächern als günstig erweisen.

Hinweise für den Benutzer
Anordnung
Ziele
InhalteHinweise
 Die Lehrplaneinheiten enthalten Ziele, Inhalte und Hinweise. Ziele und Inhalte sind verbindlich. Die Zielformulierungen haben den Charakter von Richtungsangaben. Der Lehrer ist verpflichtet, die Ziele energisch anzustreben.
Die Hinweise enthalten Anregungen und Beispiele zu den Lehrplaninhalten. Sie sind nicht verbindlich und stellen keine vollständige oder abgeschlossene Liste dar; der Lehrer kann auch andere Beispiele in den Unterricht einbringen.
Richtstundenzahlen Die Richtstundenzahlen in der Übersicht geben Anhaltspunkte, wie umfangreich die Lehrplaninhalte behandelt werden sollen.
Reihenfolge Die Reihenfolge der Lehrplaninhalte innerhalb einer Klassenstufe ist nur dort verbindlich, wo dies aus sachlogischen Gründen geboten ist.

Themenübersicht

a) Informatik in der Klasse 7 des Gymnasiums

Textverarbeitung und Einführung in die Problemlösung mit einer Programmierumgebung
Richtstundenzahl: 30 Stunden

Lernbereich 1: Einfache Texte (6 Stunden)
Lernbereich 2: Komplexere Dokumente (4 Stunden)
Lernbereich 3: Einführung in die gewählte Programmierumgebung (6 Stunden)
Lernbereich 4: Daten- und Algorithmenstrukturen (4 Stunden)
Lernbereich 5: Rekursive Arbeitsweise (4 Stunden)
Lernbereich 6: Komplexe Übungen (6 Stunden)

b) Informatik in der gymnasialen Oberstufe

Jahrgangsstufe 11
Wahlgrundkurs 11 : Problemlösen mit einer imperativen Programmiersprache
Richtstundenzahl: 60 Stunden

Variante a: Einführung in die Programmierung
Lernbereich 1: Einführung in die gewählte Programmierumgebung( 6 Stunden)
Lernbereich 2: Lineare Programmstrukturen ( 8 Stunden)
Lernbereich 3: Zyklische Strukturen ( 8 Stunden)
Lernbereich 4: Auswahlstrukturen ( 8 Stunden)
Lernbereich 5: Modularisierung von Programmen (14 Stunden)
Lernbereich 6: Strukturierte Datentypen (16 Stunden)

Variante b: Komplexe Problemlösungen
Lernbereich 1: Wiederholung von elementaren Strukturen ( 4 Stunden)
Lernbereich 2: Modularisierung von Programmen (14 Stunden)
Lernbereich 3: Strukturierte Datentypen (12 Stunden) Lernbereich 4: Dateien (14 Stunden)
Lernbereich 5: Projektarbeit (16 Stunden)

Jahrgangsstufe 12
Wahlgrundkurs 12/I: Anwendungen der Informatik
Richtstundenzahl: 30 Stunden

Variante a: Datenbank- und Informationssysteme
Variante b: Prozeßdatenverarbeitung
Variante c: Computergrafik

Wahlgrundkurs 12/II: Gesellschaftliche und theoretische Probleme der Informatik
Richtstundenzahl: 25 Stunden

Lernbereich 1: Datenschutz / Datensicherheit ( 8 Stunden)
Lernbereich 2: Geschichte der Informatik ( 3 Stunden)
Lernbereich 3: Algorithmentheorie (14 Stunden)

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Bemerkungen zur didaktisch-methodischen Realisierung
Bei der didaktischen Umsetzung der Ziele des Informatikunterrichts in den Gymnasien Sachsens sind für die Auswahl der Unterrichtsgegenstände folgende Grundsätze zu beachten:
- Beispiele müssen wichtige Hard- und Softwaresysteme und ihre Funktionsweisen thematisieren
- Anwendungen sollen für die jeweilige Nutzung repräsentativ sein
- Auswirkungen auf den Einzelnen und die Gesellschaft sollen deutlich werden
- Beispiele entstammen der Erfahrungswelt der Schüler oder lassen sich mit dieser in Verbindung bringen
- Erkenntnisse und Erfahrungen sind verallgemeinerungsfähig und übertragbar
- Themen sind in aktiver Nutzung des Computers bearbeitbar

In den jeweiligen Teilabschnitten des Lehrplanes werden neben inhaltlichen Schwerpunkten auch methodische Aspekte aufgezeigt. Diese Überlegungen gehen davon aus, daß bestimmte Grundsätze der Erteilung von Informatikunterricht beachtet werden. Insbesondere soll auf folgende Aspekte hingewiesen werden:
- Der Unterricht sollte in Doppelstunden organisiert werden, um ausreichend Zeit für die praktische Arbeit am Computer zu haben.
- Bei der Arbeit am Computer ist maximal auf Zweiergruppen zu orientieren, wobei in der Oberstufe der Gymnasien eine Einzelarbeit wünschenswert ist.
- Da Handbücher mit einer speziellen Zielstellung entwickelt wurden und keine Lehrbücher sind, bedarf ihre Nutzung im Unterricht einer didaktischen Unterstützung.
- Die angesprochenen Projektthemen sind im Sinne eines Projektes im Unterricht durchzuführen.
- Bei der Nutzung von Software sollte darauf geachtet werden, daß Produkte mit einer modernen und möglichst gleichartigen Bedienoberfläche ausgewählt werden.
- Bei der Einrichtung von Computerräumen hat sich eine Trennung von Arbeitsbereichen für die theoretische und die praktische Tätigkeit der Schülerinnen und Schüler als günstig erwiesen.
- Entsprechend den Möglichkeiten der Schule sind für die Schülerinnen und Schüler Übungszeiten am Nachmittag eine sinnvolle Ergänzung der Unterrichtsarbeit.

Inhalte des Informatikunterrichts und deren Strukturierung

Informatik in der Klasse 7 des Gymnasiums
Das frühzeitige und altersgemäße Heranführen der Schülerinnen und Schüler an die informationsverarbeitende Technik und die grundlegenden Denk- und Arbeitsweisen der Informatik sind Voraussetzungen für das Verständnis dieser viele wissenschaftliche technische und wirtschaftliche Bereiche durchdringenden Wissenschaft. Die Schülerinnen und Schüler werden sowohl mit Hard- und Software als auch mit algorithmischen Arbeitsweisen vertraut gemacht. Bei der Textverarbeitung ist auf grundlegende Funktionen einzugehen, eine Produktschulung ist allerdings zu vermeiden. Ebenso ist bei der Einführung in die Problemlösung mit einer Programmierumgebung auf algorithmisches Vorgehen Wert zu legen, keinesfalls jedoch sollte ein Programmierkurs durchgeführt werden.

Informationstag

Die Schülerinnen und Schüler erwerben Grundkenntnisse im Umgang mit Computern als Einheit von Hard- und Software und erkennen die Bedeutung der Informationstechnik. Hierfür kann ein Informationstag oder ein Unterrichtsgang veranstaltet werden, an dem die Einbettung der Informatik in gesellschaftliche und technische Bereiche deutlich wird. Die Schülerinnen und Schüler werden motiviert, sich mit informationstechnischen Themen auseinanderzusetzen.
Die fächerübergreifenden Inhalte der Informatik können an Hand von Anwendersoftware (z. B. Vokabeltrainer für den Fremdsprachenunterricht oder Grafikprogramme für Geometrie und Kunsterziehung) demonstriert werden. Damit erfolgt beispielgebend ein erster Einsatz des Computers an Themen anderer Fächer.
So kann auch die Anwendung von Standardsoftware (wie z. B. Textverarbeitung, Tabellenkalkulation mit Grafik und Datenbank) für die Wirtschaft und den privaten Bereich demonstriert bzw. ausprobiert werden. Dabei soll auf Grundbegriffe der Informatik, Bestandteile des Computers, Umgang mit externen Datenträgern, Benutzeroberflächen und Probleme des Datenschutzes eingegangen werden.

Textverarbeitung und Einführung in die Problemlösung mit einer Programmierumgebung
30 Std.


Lernbereich 1: Einfache Texte (6 Std.)

Die Schülerinnen und Schüler nutzen grundlegende Funktionen der Textverarbeitung und können selbständig Textdokumente erstellen und bearbeiten.
Grundprinzipien der Textverarbeitung und Arbeit an Texten
Drucken von Texten		 Praktische Arbeit an Texten;
erfassen, bearbeiten, gestalten und verwalten


Lernbereich 2: Komplexere Dokumente (2 Std.)

Die Schülerinnen und Schüler sollen selbständig ein größeres Textdokument gestalten.
Text, Brief oder Präsentation
Drucken von Texten
Ausblick auf andere Standardsoftware		 Bearbeiten und Gestalten von Texten


Lernbereich 3: Einführung in die gewählte Programmierumgebung (6 Std.)

Die Schülerinnen und Schüler werden in die vorhandene Programmierumgebung eingeführt und lernen aus dieser heraus das Laden und Speichern von Programmen. Über die Arbeit mit der Turtle-Grafik erkennen sie die Prozedur als eine Folge von Anweisungen in dieser Programmierumgebung, testen vorgegebene einfache Turtle-Grafik-Prozeduren und ändern diese sinnvoll ab.
Einführung in die Programmierumgebung

Turtle-Grafik
Sequenz
Prozeduren		 Beispielsweise in LOGO,
Turtle-PASCAL, Turtle-COMAL
Verwendung einfacher einführender Beispiele, die den Zusammenhang zwischen Anweisung und Wirkung im Programm verdeutlichen
(beispielsweise Zahlenraten, geometrische Probleme)


Lernbereich 4: Daten- und Algorithmenstrukturen (4 Std.)

Die Schülerinnen und Schüler erhalten einen ersten Einblick in das Variablen- und Datenkonzept der Programmiersprache und lernen weitere algorithmische Grundstrukturen kennen.
Variable
Selektion, Zyklus		 Unterscheidung zwischen dem Namen, dem Wert und dem Typ einer Variablen
Anstreben grundlegender und beispielorientierter Kenntnisse


Lernbereich 5: Rekursive Arbeitsweise (4 Std.)

Die Schülerinnen und Schüler lernen die rekursive Prozedur kennen und vertiefen ihre Kenntnisse über das Datenkonzept, analysieren einfache Problemstellungen, stellen Algorithmen auf, übersetzen diese in die Programmiersprache und testen die gefundenen Lösungen.
Rekursive Arbeitsweise Behandlung rekursiver Prozeduren anhand einfacher Beispiele (Wortumkehr, geometrische Probleme mit Turtle-Grafik)
Bedingungen für das Ende der Rekursion


Lernbereich 6: Komplexe Übungen (6 Std.)

Die Schülerinnen und Schüler wenden ihre Kenntnisse beim Erstellen umfangreicherer nichtnumerischer und numerischer Programme an.
Anwendungen Fachübergreifende Anwendungsmöglichkeiten
(Vokaltausch, Primzahlermittlung, grafische Probleme - Strahlengang an Linse und Hohlspiegel u. a.)
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Informatik in der gymnasialen Oberstufe

Jahrgangsstufe 11

Wahlgrundkurs 11 : Problemlösen mit einer imperativen Programmiersprache.
60 Std

Mit dem Angebot für die Kursstufe des Gymnasiums wird auf den Grundkenntnissen der Arbeit mit einem Computer aus Klasse 7 oder auf bereits vertieften Informatikkenntnissen aufgebaut. Die Themenfestlegung berücksichtigt ein unterschiedliches Ausgangsniveau der Schülerinnen und Schüler. Innerhalb einer integrierten Programmierumgebung werden so ihre Fähigkeiten und Fertigkeiten zur Problemlösung mit einer imperativen Programmiersprache vermittelt oder erweitert. Der Schwerpunkt wird auf der Analyse der Problemstellung und ihrer Modellierung liegen, wobei der Erarbeitung lauffähiger Programme und der konsequenten Anwendung der Methode der schrittweisen Verfeinerung ein großes Gewicht zukommt. Die Schülerinnen und Schüler sollen schließlich Problemlösungen mit höheren Datenstrukturen und komplexen Algorithmen kennenlernen und selbst realisieren.

Variante a: Einführung in die Programmierung

Dieser Kurs ist für Schülerinnen und Schüler konzipiert, die nur in der Klasse 7 den Informatikunterricht besucht oder Alltagsaufgaben mit Standardsoftware bearbeitet haben. In diesem Sinne muß er eine Einführung in die Grundprobleme der Programmierung geben, praktische Fertigkeiten vermitteln und zur weiteren Nutzung des Computers für selbständige Problemlösung anregen.


Lernbereich 1: Einführung in die gewählte Programmierumgebung (6 Std.)

Die Schülerinnen und Schüler lernen mit Hilfe eines vorgegebenen Programmes die konkrete Programmierumgebung kennen und handhaben, so daß sie sich in den weiteren Lernbereichen auf das Problemlösen konzentrieren können.
Programmiersprache
Programmstruktur
Schritte der Programmentwicklung
  editieren, übersetzen, verbinden, ausführen		 Einordnen der Programmiersprache
Analyse eines vorgegebenen Programmes
Editor, Compiler, Interpreter, Linker


Lernbereich 2: Lineare Programmstrukturen (8 Std.)

Es sollen einfache Programme erarbeitet werden. Die Schülerinnen und Schüler werden mit verschiedenen Methoden der Algorithmendarstellung bekanntgemacht, wobei im weiteren Unterricht eine Methode konsequent angewendet werden sollte. Der Struktur- und der Datenentwurf werden bei jeder Aufgabe gefordert.
Ein- und Ausgabe-Anweisungen,
  Wertzuweisung
Einfache Datentypen
Beschreibung von Algorithmen		 Selbständiges Erarbeiten einfacher Programme

Zahl (INTEGER; REAL), Zeichen (CHAR), Zeichenketten
Programmbeschreibung mit Hilfe der Umgangssprache (Pseudocode), Struktogramm


Lernbereich 3: Zyklische Strukturen (8 Std.)

An Hand entsprechender Aufgaben werden Kenntnisse in der Nutzung von Zyklen erworben. Die Schülerinnen und Schüler lernen die Methode des Schreibtischtestes kennen und durchführen.
Zählzyklus, nichtabweisender Zyklus, abweisender Zyklus Anfangsbelegung, Zykluskörper, Abbruchbedingung


Lernbereich 4: Auswahlstrukturen (8 Std.)

Die Schülerinnen und Schüler können Programme mit Auswahlstrukturen erarbeiten. Es werden die Vergleichsoperatoren und Iogische Operatoren eingeführt.
Unvollständige Alternative
Vollständige AlternativeFallauswahl		 Logische Ausdrücke, Datentyp BOOLEAN


Lernbereich 5: Modularisierung von Programmen (14 Std.)

Die Vorteile der Modularisierung von Programmen und des Parameterkonzeptes sind zu verdeutlichen und bei der Bearbeitung aller folgenden Aufgaben konsequent zu fordern. An einer Aufgabenstellung sollen verschiedene Arbeitsgruppen eigene Module erarbeiten und testen sowie die Module zu einem Gesamtprogramm zusammenfügen. Auf eine exakte Angabe der Schnittstellen ist zu achten.

An einfachen Beispielen ist mit den Methoden der Iteration und Rekursion bekanntzumachen.
Prozeduren


Funktionen
Iteration und Rekursion		 Parameter (formal, aktuell), Variable (global, lokal);
Diskussion elementarer Algorithmen (Min-, Max-Suche, Durchschnitt, Summe oder Produkt)
Unterscheiden von Funktionen und Prozeduren
Bearbeiten einfacher Beispiele (z. B. Wortumkehr, Rechenoperationen)


Lernbereich 6: Strukturierte Datentypen (16 Std.)

Die Erweiterung auf Datentypen, die Komponenten gleichen und unterschiedlichen Typs zusammenfassen, wird vorgenommen. Die Vereinbarung und der Zugriff (auch auf einzelne Komponenten) sollen an Hand von Beispielen erarbeitet werden.
Feld
Verbund		 Dimensionierung von Feldern, Such- und Sortieralgorithmen
Achten auf Beispiele, die eine Nutzung dieser Datenstruktur erfordern

Variante b: Komplexe Problemlösungen

Es soll auf Programmierkenntnissen, die in den Klassen 8 bis 10 zusätzlich zum Stoff der Klasse 7 erworben wurden, aufgebaut werden. Im Kurs werden innerhalb einer integrierten Programmierumgebung die Grundlagen der Problemlösung systematisiert und erweitert. Aufbauend auf das vorhandene Wissen und die Fertigkeiten der Schülerinnen und Schüler kann mit komplexeren Aufgabenstellungen gearbeitet werden, wobei der systematischen Problembearbeitung vor einem umfangreichen Programmieren der Vorzug zu geben ist. Auf die mögliche Bewertung von Algorithmen hinsichtlich ihrer Korrektheit und Effizienz sollte hingewiesen werden.


Lernbereich 1: Wiederholung von elementaren Strukturen (4 Std.)

Die bisher erworbenen Kenntnisse sollen systematisiert und wiederholt werden.
Sichere Kenntnisse des Kurses "Einführung in die Programmierung" (Variante a) müssen vorausgesetzt werden.


Lernbereich 2: Modularisierung von Programmen (14 Std.)

Die Vorteile der Modularisierung von Programmen und des Parameterkonzeptes sind zu verdeutlichen und bei der Bearbeitung aller folgenden Aufgaben konsequent zu fordern. An einer Aufgabenstellung sollen verschiedene Arbeitsgruppen eigene Module erarbeiten und testen und die Module zu einem Gesamtprogramm zusammenfügen. Auf eine exakte Angabe der Schnittstellen ist zu achten.
An einfachen Beispielen sind Methoden der Iteration und Rekursion vorzustellen.
Prozeduren


Funktionen
Iteration und Rekursion		 Parameter (formal, aktuell), Variable (global, lokal);
Diskussion elementarer Algorithmen (Min-, Max-Suche, Durchschnitt, Summe oder Produkt)
Unterscheiden von Funktionen und Prozeduren
Bearbeiten einfacher Beispiele (z. B. Wortumkehr, Rechenoperationen)


Lernbereich 3: Strukturierte Datentypen (12 Std.)

Die Erweiterung auf Datentypen, die Komponenten gleichen und unterschiedlichen Typs zusammenfassen, wird vorgenommen. Die Vereinbarung und der Zugriff (auch auf einzelne Komponenten) sollen an Hand von Beispielen erarbeitet werden. Eine Modularisierung der Programme ist zu fordern.
Feld
Verbund		 Dimensionierung von Feldern, Such- und Sortieralgorithmen
Achten auf geeignete Beispiele, die eine Nutzung dieser Datenstrukturerfordern


Lernbereich 4: Dateien (14 Std.)

Es ist in die Möglichkeit der Dateiverwaltung und -bearbeitung einzuführen. Die Schülerinnen und Schüler lernen das Speichern von Daten auf ein externes Medium, unterschiedliche Zugriffsmöglichkeiten und Dateioperationen kennen.
Datei als Datentyp
Dateistrukturen
typische Dateioperationen		 Vergleichen mit anderen Datentypen
Benutzung des sequentiellen, indizierten, wahlfreien Zugriffs
Arbeiten mit Dateien (Schreiben, lesen), Bearbeiten einzelner Datensätze


Lernbereich 5: Projektarbeit (16 Std.)

In einem Projekt sollen alle erworbenen Kenntnisse angewendet werden. Dabei wird in Gruppen gearbeitet und als Ergebnis ein lauffähiges Programm mit einer Dokumentation vorgelegt. Auf eine Auswertung der vorgeIegten Arbeit vor der gesamten Schülergruppe wird besonderer Wert gelegt.
Planen und Bearbeiten eines kompIexen Problems

Wertung der Resultate		 Anstreben einer flexiblen, fachübergreifenden, interessenbedingten Themenauswahl (arbeitsteilig in Gruppen)
Diskussion und Bewertung der eigenen Ergebnisse

Anmerkung:Die Lernbereiche 4 und 5 der Variante b "Komplexe Problemlösungen" können auch als weitere Themen im 1. Halbjahr der Jahrgangsstufe 12 für die Teilnehmer der Variante a "Einführung in die Programmierung" angeboten werden. Ebenso ist ein Wahlgrundkurs "Objektorientierte Programmierung" im 1. Halbjahr der Jahrgangsstufe 12 für die Teilnehmer der Variante b möglich.

Jahrgangsstufe 12

Wahlgrundkurs 12/I: Anwendungen der Informatik
30 Std.

Für das erste Halbjahr des 12. Schuljahres besteht die Möglichkeit, zwischen den Varianten "Datenbank- und Informationssysteme", "Prozeßdatenverarbeitung" und "Computergrafik" zu wählen. in Ausnahmefällen ist auch eine Weiterführung der Programmierung entsprechend der obigen Anmerkung möglich.
Auf diesen Gebieten ist für die Schülerinnen und Schüler eine praxisnahe Behandlung komplexer Anwendungsfälle zu realisieren, um die Wechselwirkungen zwischen dem Menschen und den Methoden und Werkzeugen der Informatik zu verinnerlichen. Die Auswahl der Themen sollte je nach Kurszusammensetzung, Profil und Ausrüstung der Schule mit Hardware und Software erfolgen.
Neben den fachlichen Fragestellungen sollen sich die Schülerinnen und Schüler mit ihren eigenen Erfahrungen als Anwender und Betroffene von Computertechniken und Medien auseinandersetzen. Möglichkeiten von Betriebsbegehungen sollten genutzt werden. Die Schülerinnen und Schüler lernen exemplarisch Auswahlkriterien und Konfigurationsmöglichkeiten für Standardsoftware kennen.

Variante a: Datenbank- und Informationssysteme

Mit der Einführung in ein kommerzielles Datenbanksystem werden die Methoden des Zugangs zu Informationen und die Informationsverarbeitung sowie die Arbeit in Informationsnetzen vermittelt. Schwerpunkte sind die Beschaffung und Strukturierung von Informationen und die Präsentation von Wissen, wobei mit der Benutzeroberfläche, ohne Programmiersprache des Systems, gearbeitet wird.
Analysieren von Daten
 selektieren
 sortieren
 verknüpfen
Struktur einer Datenbank
 erstellen, ergänzen, verändern
Datenfernübertragung
 Vernetzte Systeme im persönlichen Alltag
Vergleich der Geräte und Verfahren zur Datenerfassung

Nutzung von Datenbanken in der Textverarbeitung		 Nutzen einer vorgegebenen branchenspezifischen Datenbank
(z. B. Periodensystem, Kontenverwaltung)


Beispiele aus dem Erfahrungsbereich, die eine relationale Anwendung ermöglichen
Nutzung bestehender simulierter oder realer Informationsnetze

Tastatur, Scanner, Markierungs- und Magnetkartenleser, Symbol- und Objekterkennung (EAN, ISBN)
Serienbriefe, Berichte

Variante b: Prozeßdatenverarbeitung

Durch den Einsatz peripherer Geräte werden die theoretischen und technischen Grundlagen von Hard- und Softwaresystemen für die Schülerinnen und Schüler erlebbar. Der Umfang der Hardwarekenntnisse ist an den Meß-, Steuerungs- und Regelungsprozessen mit dem Computer auf Modellebene orientiert.
Rechnereinsatz in der Fertigung
 zentral - dezentral
Prinzip des Regelkreises
Meß- und Stelleinrichtungen





Datenübertragung
 analog - digital
 seriell - paralle
Maschinennahe Programmierung

Rückkopplung
Meßwerterfassung, Steuerung und Regelung von Modellen unter Nutzung eines Interface;
 Sensorik und Aktorik;
 Robotersteuerung;
 Maschinen- und Werkstückkoordinatensysteme ;
 Teach-In-Roboter
AD-Wandler, DA-Wandler (Temperaturmessung und -regelung)
 Programmierung der Schnittstellen

Anwendungsbezogene simulierte Assemblersprache

Variante c: Computergrafik

Der Einsatz von Softwaresystemen aus dem technischen und künstlerischen Bereich vermittelt Erfahrungen über kreative Gestaltungsmöglìchkeiten unter Einsatz des Computers und ermöglicht es den Schülerinnen und Schülern abzuschätzen, inwieweit die Nutzung dieser Technik die eigenen Entfaltungsmöglichkeiten erweitert.
Prinzip der Pixel- und Vektorgrafik

Computerunterstütztes Zeichnen und Entwerfen

Bildverarbeitende Systeme

Computer-Animation
Desktop Publishing 		Künstlerischer Einsatz:
 Einbeziehung von Scannern bzw. Videoaufzeichnungen
Erfassen, Bemaßen, Beschriften und Kombinieren technischer Zeichnungen
 Maschinen- und Werkstückkoordinatensysteme
Zeichen- und Objekterkennung
 Computertomografie, Lagerstättenerkundung
Metamorphose-Funktion, Simulationen
Gestalten einer Zeitung

Wahlgrundkurs 12/II: Gesellschaftliche und theoretische Probleme der Informatik

25 Std.

Lernbereich 1: Datenschutz/Datensicherheit: (8 Std.)

Die Schülerinnen und Schüler sollen Verantwortung und Risiken der Computernutzung erkennen.
Zugriffsschutz

Computerviren
Datenschutz
 im Freistaat Sachsen;
 Bundesdatenschutzgesetz 		Ein-, Mehrnutzerbetrieb; Paßwörter;
Zugriffsrechte; Rechnernetze (Hacker)
Eventuell an Hand eines Beispieles
Verantwortlicher Umgang mit Daten;
 Urheberrecht


Lernbereich 2: (3 Std.)

Die Schülerinnen und Schüler lernen den Zusammenhang zwischen Entwicklungen in der Rechentechnik und in den Naturwissenschaften kennen.
Grundideen der Entwicklung der modernen Datenverarbeitung Beispiele und Anschauungsmaterial


Lernbereich 3: Algorithmentheorie (14 Std.)

Die Schülerinnen und Schüler müssen erkennen, daß nicht alle Probleme algorithmisch lösbar sind

und die lösbaren Probleme vom Aufwand her abgeschätzt werden sollten.
Berechenbarkeit
Komplexität


Verifikation 		Halteproblem
Such- und Sortieralgorithmen;
 automatische Stundenplanung;
 Handlungsreisender
Beziehung zum Programmtest

Inhaltlich voll entsprechend der durch das Sächsische Staatsministerium für Kultus bei der sächsischen Druck- und Verlagshaus GmbH gedruckten Ausgabe des Informatiklehrplanes für Gymnasien im Bundesland Sachsen.

  Copyright © Sächsischer Bildungsserver  
zuletzt geändert am 13. 04. 2000