Informatik

ZIELE UND INHALTE DES FACHES

Das Fach Informatik als Wissenschaft hat sich aus der Mathematik heraus entwickelt und umfasst zahlreiche Aspekte der automatischen Verarbeitung von Informationen (Information Automatik). Es gibt viele Studienfächer, die unmittelbar mit Informatik zu tun habe. Darüber hinaus werden Grundkenntnisse in Informatik in vielen Bereichen erwartet und stellen eine zusätzliche, nützliche Qualifikation dar. Allerdings grenzt sich das Fach deutlich von der reinen Nutzung von Anwendungssoftware wie Textverarbeitung und Ähnlichem ab.

Die Vermittlung der Lerninhalte erfolgt in diesem Fach in besonderer Weise praxis- und projektorientiert. Immer wieder werden Problemstellungen vorgegeben und die Schüler müssen in Einzel- oder Gruppenarbeit diese Probleme anhand der neuen Inhalte lösen. Die Rolle des Lehrers tritt dabei in den Hintergrund, er wird mehr zum Helfer und arbeitet vor allem in Einzelgesprächen.

An unserem Gymnasium wird Informatik seit 1986 angeboten. Für den Unterricht stehen zurzeit zwei Fachräume mit jeweils 16 Schülerarbeitsplätzen sowie diverse Notebooks zu Verfügung.

INFORMATIK IN DEN JAHRGANGSSTUFEN

Bereits in Klasse 6 nehmen die Schüler*innen am Unterricht in Informatik teil. Das seit 2022/23 neu an unserer Schule eingeführte Fach wird ein Jahr lang zweistündig für alle Schüler*innen angeboten.

In den Klassen 9 und 10 kann Informatik als Differenzierungsfach gewählt werden. Ab Jahrgang 11 (EF) können die Schüler Informatik wie eine zweite Naturwissenschaft wählen und dann bis zum Abitur fortsetzen auch ohne das Fach in der 9. und 10. Klasse belegt zu haben.

Die Schule verfügt über einige Fischertechnikroboter, die mit Logo programmiert werden können. So ist die Programmierung von Robotern ein fester Bestandteil der Projekttage an der Schule und kann darüber hinaus auch Inhalt einer Arbeitsgruppe oder ein zusätzliches Projekt im Fachunterricht sein.

Zudem wurden mit Hilfe des Fördervereins kleine Mikrokontroller (Calliope-Minis) angeschafft, die bereits in der Klassenstufe 6 genutzt werden können. So können die Schülerinnen und Schüler bereits früh erste Erfahrungen mit der visuellen Programmierung sammeln.

Informatik als Pflichtfach in der Jahrgangsstufe 6
In der Klassenstufe 6 werden die Themenfelder „Mensch und Gesellschaft, Informatiksysteme, Information und Daten, Algorithmen, sowie Automaten und künstliche Intelligenz“ unterrichtet. Dabei werden nach einer kurzen Einführung in das Fach Informatik z.B. die Grundlagen der visuellen Programmierung (Open Roberta oder Scratch), Datensicherheit, Codierung und Arten der Verschlüsselung an praktischen Beispielen bearbeitet.

Informatik - Differenzierung Jahrgangsstufe 9
In der Jahrgangsstufe 9 lernen die Schülerinnen und Schüler nach einem kurzen Einblick in den Aufbau eines Computers die Tabellenkalkulation mit Microsoft Excel kennen. Dieses Programm ist unter anderem Bestandteil des Office365-Pakets, das alle Schülerinnen und Schüler unserer Schule zu Beginn der 5. Klasse erhalten. Anschließend beginnen wir mit der strukturierten Programmierung mit Snap!. Diese visuelle Programmiersprache ermöglicht einen spielerischen Einstieg in die Programmierung. Nach einer Einführung in die grundlegenden informatischen Strukturen entwickeln die Schülerinnen und Schüler projektweise eigene Computerspiele, wie z.B. Jelly Up!

Außerdem haben die Lernenden in den Jahrgangsstufen 9 und 10 durch die Programmierung der kleinen Microcontrollern, den Calliope mini, etwas zum Anfassen, um ihr algorithmisches Denken weiter zu vertiefen.

Zu guter Letzt beschäftigen wir uns im Themenfeld „Informatik, Mensch und Gesellschaft“ mit Themen der Informatikethik wie z.B. das „Trolley-Problem“ für autonom fahrende Autos oder lernen die Möglichkeiten und Grenzen von Informatiksystemen kennen, indem wir maschinelles Lernen untersuchen.

Informatik - Differenzierung Jahrgangsstufe 10
Im ersten Themenkomplex der Jahrgansstufe 10 dreht sich alles um die Entwicklung von Webseiten. Zunächst werden die Grundlagen der Gestaltung von Webseiten mit HTML und CSS erlernt. Danach werden diese statischen Seiten durch dynamische Elemente in der Sprache PHP ergänzt: Dem Nutzer werden Eingaben über Formulare ermöglicht, es werden Berechnungen durchgeführt und der Inhalt der Seite passt sich an die Ergebnisse und Eingaben an. Hierbei können die Schüler*innen einerseits auf ihre Erfahrungen mit den bereits in der Stufe 9 erlernten informatischen Strukturen zurückgreifen und diese andererseits erstmals in einer textuellen Programmiersprache ausdrücken. Abgeschlossen wird dieser Themenkomplex mit einer Projektarbeit, in der die Schülerinnen und Schüler eine eigene Webseite zu einem selbstgewählten Thema erstellen, beispielsweise ein Ticket-Buchungssystem, einen „Taschenrechner“ oder einen „Persönlichkeitstest“.

Das zweite große Thema widmet sich einem genaueren Blick auf die Arbeitsweise eines Rechners: Wie rechnet man nur mit Null und Eins? Was sind eigentlich „diese Nullen und Einsen“ im Computer physikalisch? Wie kann ein Computer mithilfe logischer Schaltung rechnen? Ausgehend von den einfachsten Bauteilen der Digitaltechnik erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler zunehmend komplexere Schaltungen und lernen dabei die grundlegende Arbeitsweise eines Rechners beim Verarbeiten und Speichern von digitalen Daten kennen. Zum Einsatz kommt hierbei insbesondere bei komplexeren Schaltungen die Simulationssoftware LogikSim.

Informatik als GK in der Einführungsphase
In der Einführungsphase kann Informatik als Grundkurs mit drei Wochenstunden gewählt werden, auch wenn ein anderes Differenzierungsfach in Sek. I belegt wurde. Die Einführungsphase ist für das Erlernen der objektorientierten Programmiersprache Java vorgesehen. Hierbei geht es vor allem um die Einführung der Grundbegriffe wie Klassen, Objekte, Methoden und Attributen, die Verwendung von Schleifen und if-Anweisungen, das Erstellen von Klassendiagrammen, das Arbeiten mit Arrays und rekursive Programmierung.

Zur Vermittlung dieser Lerninhalte werden z.B. Aufzüge simuliert, ein Rechenprogramm zur Bruchrechnung geschrieben, ein Zufallsgewinnspiel erzeugt und getestet, verschiedene Sortierverfahren besprochen und als Algorithmus programmiert und das Spiel Hangman mit graphischen Elementen umgesetzt.

Informatik als GK in der Qualifikationsphase
Auch in der 11. und 12. Klasse wird das Fach dreistündig fortgeführt und läuft als Grundkurs der Naturwissenschaften, was mit einer Abiturprüfung abgeschlossen werden kann. Die Belegung von Informatik in der Einführungsphase ist allerdings die Voraussetzung, da der Unterricht darauf aufbaut. Als Themenschwerpunkte gelten:

· dynamische Strukturen wie Schlange, Stapel, Listen und Bäume in Java
· Grundlagen von Datenbanken einschließlich der SQL-Befehle und der Normalisierung
· Theorie von Rechnernetzwerken und Client-Serveranwendungen
· endliche Automaten

Das Erlernen geschieht in der Regel anhand von Projektarbeit wie z.B. das Erstellen eines digitalen Adressbuches, eines Morsecode-Interpreters oder der Simulation des Ablaufes einer Arztpraxis. Zum Ende der Kursphase sollte noch Zeit für ein Projekt sein, dessen Inhalt sich die Schüler selbst aussuchen können und in welchem sie die Lerninhalte der drei Jahre möglichst breit verwenden sollen.