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Informatik (Schulversuch)

Leitgedanken zum Kompetenzerwerb
Prozessbezogene Kompetenzen zurücksetzen
  • 2.1 Strukturieren und Vernetzen
    • 2.1 Strukturieren und Vernetzen
    • mit dem Schulnetz (zum Beispiel Homeverzeichnis, Tauschverzeichnis, mobile Datenträger, Netzwerkdrucker) zielorientiert arbeiten
    • Dateien und Bezeichner (zum Beispiel für Variablen, Unterprogramme) aussagekräftig benennen
    • Beziehungen zwischen Daten/Objekten (zum Beispiel Hierarchien in Verzeichnisbäumen oder Stammbäumen, die Struktur des Internets, Verkehrsnetz als Graph) erkennen und erläutern
    • gleichartige Daten in geeigneten Datenstrukturen zusammenfassen (zum Beispiel Namensliste einer Klasse, Pixel einer Rastergrafik etc.)
    • Handlungsschritte chronologisch ordnen (auch aufgrund von kausalen Zusammenhängen)
    • Teillösungen zur Lösung des Gesamtproblems nutzen
    • Schnittstellen für Teilbereiche definieren, die unabhängig voneinander bearbeitet werden (zum Beispiel Gruppenarbeit, Protokolle bei Client-Server, Parameter und Rückgabewerte bei Unterprogrammen)
    • textuelle und grafische Modellierungssprachen zur Beschreibung und Entwicklung von Strukturen und Prozessen verwenden
    • ihre eigenen Arbeitsprozesse in Projekten planen und strukturieren, auf Abweichungen reagieren und den Verlauf dokumentieren
  • 2.2 Modellieren und Implementieren
    • 2.2 Modellieren und Implementieren
    • die für die Problemstellung relevanten Informationen herausarbeiten und fehlende beziehungsweise ergänzende Informationen beschaffen
    • für (Teil‑)Abläufe notwendige Eingabedaten und Ergebnisse beschreiben und in Form von Testfällen formalisieren
    • vorliegende Informationen für die Lösung geeignet aufbereiten (zum Beispiel durch Filtern, Reduktion, Kategorisieren)
    • charakteristische und verallgemeinerbare Bestandteile herausarbeiten (Abstraktion)
    • relevante Abläufe, Daten, Komponenten und ihre Beziehungen in informatischen Modellen darstellen
    • passende Komponenten, Strukturen und Lösungsstrategien für gegebene Problemstellungen auswählen und adaptieren
    • geeignete Programme und Hilfsmittel zur grafisch gestützten Modellierung einsetzen
    • unterschiedliche Perspektiven in die Entwicklung einer Lösung miteinbeziehen
    • Strukturen und Abläufe in einer Programmiersprache implementieren
    • geeignete Codebausteine aus verschiedenen Quellen auswählen, gegebenenfalls adaptieren und in eigene Programme einbauen und dabei rechtliche Rahmenbedingungen berücksichtigen
    • Programme gezielt gegen vorab formulierte Testfälle testen
    • Fehler in der Implementierung systematisch aufspüren und beheben
    • die Angemessenheit von Lösungen und die erreichten Resultate bewerten
  • 2.3 Kommunizieren und Kooperieren
    • 2.3 Kommunizieren und Kooperieren
    • fachspezifische Schreib- und Notationsweisen verwenden
    • Sachverhalte, eigene Ideen, Lösungswege und Ergebnisse zielgruppenorientiert und unter Beachtung der informatischen Terminologie erläutern und strukturiert darstellen
    • eigenen und fremden Programmcode in geeigneter Weise kommentieren und dokumentieren
    • vorhandene Dokumentationen und kommentierten Programmcode lesen und verstehen
    • arbeitsteilig als Team ihre Aufgaben planen, strukturieren, ausführen, reflektieren und präsentieren
    • zielorientiert auf einer vorhandenen Infrastruktur kommunizieren und geeignete digitale Werkzeuge zum kollaborativen Arbeiten verwenden
    • in Erarbeitung, Kooperation und Darstellung alltagsrelevante rechtliche Regelungen befolgen und verantwortungsvoll mit eigenen und fremden personenbezogenen Daten umgehen
    • charakteristische Merkmale verschiedener Kommunikationsformen (Mensch-Mensch, Mensch-Maschine, Maschine-Maschine) auf Gemeinsamkeiten und Unterschiede analysieren und deren gesellschaftliche Auswirkungen bewerten
    • Sicherheitsaspekte bei ihrem Kommunikationsverhalten berücksichtigen und die gesellschaftliche Relevanz von verschlüsselter Kommunikation reflektieren
    • Aspekte von Toleranz und Akzeptanz von Vielfalt im Kontext informatischer Fragestellungen diskutieren
  • 2.4 Analysieren und Bewerten
    • 2.4 Analysieren und Bewerten
    • durch Analyse (zum Beispiel „gezieltes Anwenden“/Blackbox oder auch Codebetrachtung/Whitebox) Erkenntnisse über das Verhalten von informatischen Systemen gewinnen
    • informatische Modelle mit der jeweiligen Realsituation vergleichen
    • unterschiedliche Lösungsansätze und Vorgehensweisen miteinander vergleichen und bewerten
    • Optimierungsbedarf ermitteln und gegebenenfalls Lösungswege optimieren
    • Kenntnisse über den inneren Ablauf informatischer Systeme im Alltag nutzen
    • Einsatzbereiche und Grenzen von Modellen erkennen
    • Entscheidungen auf der Grundlage informatischen Sachverstands treffen und diese sachgerecht begründen
    • Auswirkungen von Computersystemen auf Gesellschaft, Berufswelt und persönliches Lebensumfeld aus verschiedenen Perspektiven bewerten
    • im Zusammenhang einer digitalisierten Gesellschaft einen eigenen Standpunkt zu ethischen Fragen in der Informatik einnehmen und ihn argumentativ vertreten
Leitperspektiven [+][-]

Operatoren

Anhänge zu Fachplänen
3.3.2.2 Algorithmen auf Datenstrukturen
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3.3.2.2 Al­go­rith­men auf Da­ten­struk­tu­ren

Al­go­rith­men zur Ver­ar­bei­tung grö­ße­rer Da­ten­men­gen set­zen vor­aus, dass die Da­ten in ei­ner ge­eig­ne­ten Struk­tur vor­lie­gen. Für vie­le Al­go­rith­men spie­len da­bei die Grund­pro­ble­me Su­chen, Tra­ver­sie­ren und Sor­tie­ren ei­ne Rol­le.

Such­ver­fah­ren wer­den be­nutzt, um die Exis­tenz und die Po­si­ti­on ei­nes Ele­ments in ei­ner Da­ten­struk­tur zu er­mit­teln (zum Bei­spiel bei der Ar­ti­kel­su­che in ei­nem Web­shop, bei der Ruf­num­mern­su­che im Te­le­fon­buch, bei der We­bre­cher­che). Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ver­wen­den ab­hän­gig von der je­wei­li­gen Pro­blem­stel­lung und Da­ten­struk­tur (zum Bei­spiel Ar­ray, Baum) un­ter­schied­li­che Ver­fah­ren (li­nea­re und bi­nä­re Su­che, Brei­ten- und Tie­fen­su­che).

Sor­tier­ver­fah­ren spie­len in der In­for­ma­tik ei­ne gro­ße Rol­le, da vie­le Al­go­rith­men ef­fi­zi­en­ter ar­bei­ten, falls die Da­ten sor­tiert vor­lie­gen. Dies lässt sich mit­hil­fe von ein­fa­chen Sor­tier­ver­fah­ren wie Selec­tions­ort oder hö­he­ren Sor­tier­ver­fah­ren wie Quicks­ort lö­sen.

Für ein und das­sel­be Pro­blem gibt es oft­mals ver­schie­de­ne Lö­sungs­ver­fah­ren, die sich in Spei­cher- und Zeit­kom­ple­xi­tät so­wie – bei Nä­he­rungs­ver­fah­ren – in der Ge­nau­ig­keit der Lö­sung un­ter­schei­den. Ne­ben klas­si­schen Such- und Sor­tier­pro­ble­men wer­den auch kom­ple­xe­re Pro­blem­stel­lun­gen un­ter­sucht.

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen
Umsetzungshilfen

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