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1. Leit­ge­dan­ken zum Kom­pe­ten­z­er­werb

1.1 Bil­dungs­wert des Fa­ches

In­for­ma­tik ist ei­ne Wis­sen­schaft, die struk­tur­wis­sen­schaft­li­che und in­ge­nieur­wis­sen­schaft­li­che Kom­po­nen­ten ver­bin­det. Sie be­schäf­tigt sich da­zu sys­te­ma­tisch mit Kon­zep­ten zur Dar­stel­lung, Ver­ar­bei­tung, Struk­tu­rie­rung und zum Trans­port von In­for­ma­tio­nen und nutzt die­se Kon­zep­te für die Ent­wick­lung von In­for­ma­tik­sys­te­men. Die In­for­ma­tik stellt heu­te ei­nen or­ga­ni­schen Teil vie­ler an­de­rer Dis­zi­pli­nen dar und hat die­se in kur­zer Zeit ver­än­dert. All­täg­li­ches Han­deln wird eben­so von die­sen In­for­ma­tik­sys­te­men ge­steu­ert wie die le­bens­not­wen­di­ge Grund­ver­sor­gung in den Be­rei­chen En­er­gie, Lo­gis­tik, Trans­port und Kom­mu­ni­ka­ti­on. Kin­der und Ju­gend­li­che be­we­gen sich al­so in ei­ner zu­neh­mend di­gi­ta­li­sier­ten Welt. Durch die Di­gi­ta­li­sie­rung ist ei­ne wei­te­re Di­men­si­on der rea­len Welt und des Zu­sam­men­le­bens ent­stan­den. Ei­ner­seits ha­ben vie­le nur durch die In­for­ma­tik er­mög­lich­ten An­wen­dun­gen (wie zum Bei­spiel Na­vi­ga­ti­ons­sys­te­me, Wis­sens­da­ten­ban­ken, Kom­mu­ni­ka­ti­ons­platt­for­men, Un­ter­hal­tungs­elek­tro­nik, Strea­m­ing­diens­te, On­line­shop­ping, On­line­ban­king und Clou­d-Com­pu­ting) un­ser Le­ben be­rei­chert und ver­ein­facht. An­de­rer­seits birgt es auch Ge­fah­ren, wenn die au­to­ma­ti­sier­te und al­go­rith­men­ge­steu­er­te Ver­ar­bei­tung von In­for­ma­tio­nen durch mas­sen­haf­tes Er­he­ben und Ver­knüp­fen von Da­ten be­reits so in den All­tag in­te­griert ist, dass ei­ne Be­ein­flus­sung durch de­ren Pro­gno­sen und Hand­lungs­emp­feh­lun­gen häu­fig nicht mehr wahr­ge­nom­men wird. Ziel des In­for­ma­tik­un­ter­richts ist es, dass Schü­le­rin­nen und Schü­ler ein Ver­ständ­nis für Hin­ter­grün­de, Me­cha­nis­men und Funk­ti­ons­wei­sen von in­for­ma­ti­schen Sys­te­men ent­wi­ckeln. Da­bei ist es von gro­ßer Be­deu­tung, nicht nur zu wis­sen, wie An­wen­dun­gen ge­nutzt wer­den, son­dern auch ih­re Funk­ti­ons­wei­se zu ver­ste­hen. Bei der Er­stel­lung von in­for­ma­ti­schen Pro­duk­ten er­le­ben die Schü­le­rin­nen und Schü­ler, wie sie selbst ge­stal­te­risch tä­tig wer­den kön­nen und er­fah­ren ih­re Selbst­wirk­sam­keit. Ein Be­wusst­sein für die Exis­tenz und Re­le­vanz der Be­ein­flus­sun­gen durch in­for­ma­ti­sche Sys­te­me so­wie die Er­fah­rung, in­for­ma­ti­sche Sys­te­me selbst mit­ge­stal­ten zu kön­nen, tra­gen da­zu bei, dass sie als mün­di­ge Bür­ge­rin­nen und Bür­ger in der Ge­sell­schaft ver­ant­wor­tungs­voll Ent­schei­dun­gen tref­fen kön­nen.

Bei­trag des Fa­ches zu den Leit­per­spek­ti­ven

In wel­cher Wei­se das Fach In­for­ma­tik ei­nen Bei­trag zu den Leit­per­spek­ti­ven leis­tet, wird im Fol­gen­den dar­ge­stellt:

  • Bil­dung für nach­hal­ti­ge Ent­wick­lung (BNE)
    Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler set­zen mo­der­ne In­for­ma­ti­ons- und Kom­mu­ni­ka­ti­ons­tech­no­lo­gi­en ein und neh­men im In­for­ma­tik­un­ter­richt auch zu­neh­mend die ge­stal­te­ri­sche Rol­le ein. Im In­for­ma­tik­un­ter­richt wer­den Schü­le­rin­nen und Schü­ler mit der stets vor­han­de­nen Be­grenzt­heit von Res­sour­cen kon­fron­tiert. Sie er­fah­ren von Grund auf die Not­wen­dig­keit, Me­tho­den zu ent­wi­ckeln und zu op­ti­mie­ren, um Res­sour­cen ef­fi­zi­ent ein­zu­set­zen. Vie­le im All­tag und auch im In­for­ma­tik­un­ter­richt ein­ge­setz­te elek­tro­ni­sche Ge­rä­te bie­ten Ge­sprächs­an­läs­se, um As­pek­te nach­hal­ti­ger Nut­zung aus in­for­ma­ti­scher Per­spek­ti­ve zu dis­ku­tie­ren. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ent­wi­ckeln zu­neh­mend ein Be­wusst­sein für nach­hal­tig­keits­för­dern­de Kon­zep­te wie bei­spiels­wei­se lang­fris­tig wart­ba­re Sys­te­me, kom­po­nen­ten­wei­se aus­tausch­ba­re Sys­te­me oder das Tei­len von Res­sour­cen (zum Bei­spiel mit­tels Vir­tua­li­sie­rung). Dar­auf auf­bau­end wer­den sie in der Kurs­stu­fe be­fä­higt, sich zu ak­tu­el­len Fra­ge­stel­lun­gen im Hin­blick auf tat­säch­li­che oder ver­meint­li­che Nach­hal­tig­keit zu po­si­tio­nie­ren. Auf­grund der zu­neh­men­den Knapp­heit von Res­sour­cen auf der Er­de wird de­ren ef­fi­zi­en­te Nut­zung und der Rück­gang des glo­ba­len Res­sour­cen­ver­brauchs ei­ne der größ­ten Her­aus­for­de­run­gen der Zu­kunft sein. Um die­se zu be­wäl­ti­gen, wer­den in vie­len Be­rei­chen grund­le­gend neue An­sät­ze er­for­der­lich sein, bei de­nen in­for­ma­ti­sche Kon­zep­te ei­ne zen­tra­le Rol­le spie­len.
  • Bil­dung für To­le­ranz und Ak­zep­tanz von Viel­falt (BTV)
    In­for­ma­tik­sys­te­me wir­ken in zahl­rei­chen ge­sell­schaft­li­chen Be­rei­chen, zum Bei­spiel in der Fahr­zeug­tech­nik, in der Me­di­zin­tech­nik, in der Kom­mu­ni­ka­ti­ons­tech­nik und im Zah­lungs­ver­kehr. Zu­neh­mend fäl­len die­se Sys­te­me au­to­nom Ent­schei­dun­gen, die sich nicht oder nicht un­mit­tel­bar nach­voll­zieh­bar be­ein­flus­sen las­sen, je­doch kon­kre­te Aus­wir­kun­gen auf Men­schen ha­ben. Die Ent­wick­ler der­ar­ti­ger In­for­ma­tik­sys­te­me tra­gen da­mit ei­ne er­heb­li­che ge­sell­schaft­li­che Ver­ant­wor­tung. Schü­le­rin­nen und Schü­ler ent­wi­ckeln im In­for­ma­tik­un­ter­richt an­hand kon­kre­ter Fra­ge­stel­lun­gen ein Ver­ant­wor­tungs­be­wusst­sein für die viel­fäl­ti­gen Be­dürf­nis­se ver­schie­de­ner Grup­pen der Ge­sell­schaft: Wie kön­nen Al­go­rith­men zur Bo­ni­täts­ein­stu­fung Per­so­nen dis­kri­mi­nie­ren? Wel­che ethi­schen Über­le­gun­gen müs­sen kol­li­si­ons­ver­mei­den­den Al­go­rith­men für selbst­fah­ren­de Au­to­mo­bi­le zu Grun­de lie­gen? Wie kön­nen au­to­ma­ti­sche und ma­nu­el­le Zen­sur­sys­te­me das Recht auf freie Mei­nungs­äu­ße­rung tan­gie­ren? Die deut­sche Bun­des­re­gie­rung hat mit ih­rer Ent­schei­dung, den „con­tract for the web“ zu un­ter­zeich­nen, deut­lich ge­macht, dass der Zu­griff aufs In­ter­net ein Grund­recht ist. Al­ler­dings wer­den durch Aus­übung die­ses Grund­rechts auch an­de­re Grund­rech­te tan­giert. Denn das In­ter­net ist auf­grund sei­ner To­po­lo­gie ein schwer zu kon­trol­lie­ren­der Raum, in dem in der Fol­ge Be­lei­di­gun­gen, Cy­ber­mob­bing, Het­ze und In­to­le­ranz ih­ren Platz fin­den. Be­stimm­te In­ter­es­sen­grup­pen nut­zen das In­ter­net auch, um Mei­nun­gen und An­sich­ten zu ver­stär­ken, zu be­ein­flus­sen oder zu ma­ni­pu­lie­ren. Ein ge­ziel­ter Ein­fluss auf die öf­fent­li­che Mei­nung ist ei­ne Ge­fahr für die Ak­zep­tanz von ge­sell­schaft­li­cher Viel­falt und för­dert Vor­ur­tei­le und Kli­schees. Nur wenn die Schü­le­rin­nen und Schü­ler die Struk­tu­ren des In­ter­nets und die da­hin­ter ste­hen­den tech­ni­schen Mög­lich­kei­ten ver­ste­hen, kön­nen sie In­for­ma­tio­nen, die im In­ter­net ver­füg­bar sind, hin­sicht­lich ih­res Wahr­heits­ge­halts und ih­rer Vor­ur­teils­frei­heit be­wer­ten.
    Agi­les, kol­la­bo­ra­ti­ves Ar­bei­ten in Pro­jek­ten ver­langt und übt den wert­schät­zen­den Um­gang mit­ein­an­der und för­dert ge­gen­sei­ti­gen Re­spekt und Ach­tung von Viel­falt.
  • Prä­ven­ti­on und Ge­sund­heits­för­de­rung (PG)
    Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler der Kurs­stu­fe er­ler­nen Stra­te­gi­en zur Lö­sung zu­neh­mend kom­ple­xe­rer Pro­blem­stel­lun­gen – so­wohl al­go­rith­mi­sche Pro­blem­lö­se­kom­pe­ten­zen als auch Team­fä­hig­keit sind da­bei ge­for­dert. Bei der kon­kre­ten Rea­li­sie­rung von Lö­sun­gen müs­sen Kon­flik­te be­wäl­tigt, Kom­pro­mis­se ge­fun­den und Er­geb­nis­se ver­tre­ten wer­den. Bei der in­ten­si­ven Aus­ein­an­der­set­zung mit Mit­schü­le­rin­nen und Mit­schü­lern an ei­ner kon­kre­ten Auf­ga­be wird zur För­de­rung der Resi­li­enz Selbst­wirk­sam­keit er­leb­bar und Kom­pro­miss­be­reit­schaft ge­übt. Rech­ner und mo­bi­le End­ge­rä­te sind wich­ti­ge Werk­zeu­ge im In­for­ma­tik­un­ter­richt. Ne­ben der rei­nen in­halt­li­chen Ar­beit mit den Ge­rä­ten ist die Ar­beits­hy­gie­ne ein wei­te­rer wich­ti­ger As­pekt bei ih­rem un­ter­richt­li­chen Ein­satz. In der Se­kun­dar­stu­fe I ler­nen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler Stra­te­gi­en zur Ge­sund­erhal­tung, wel­che in der Kurs­stu­fe auf­ge­grif­fen wer­den, da Prä­ven­ti­ons­maß­nah­men nur bei re­gel­mä­ßi­ger An­wen­dung oder Wie­der­ho­lung ih­re vol­le Wirk­sam­keit ent­fal­ten – ins­be­son­de­re im Hin­blick auf Sucht­ver­hal­ten. Vor­ran­gi­ges Ziel muss sein, dass die er­lern­ten Stra­te­gi­en von den Schü­le­rin­nen und Schü­lern in den All­tag in­te­griert wer­den. Dies ge­lingt um­so mehr, wenn ne­ben den po­si­ti­ven Ef­fek­ten ge­sund­heits­för­dern­der Maß­nah­men in der Kurs­stu­fe zu­sätz­lich die ne­ga­ti­ven Kon­se­quen­zen bei Miss­ach­tung die­ser Maß­nah­men auf­ge­zeigt wer­den.
  • Be­ruf­li­che Ori­en­tie­rung (BO)
    Mit der ra­san­ten Ent­wick­lung der In­for­ma­ti­ons­tech­no­lo­gi­en geht ei­ne eben­so ra­san­te Ent­wick­lung der zu­ge­hö­ri­gen und da­von ab­hän­gi­gen Be­rufs­fel­der ein­her. Be­su­che von Be­trie­ben und Hoch­schu­len, die im Rah­men des In­for­ma­tik­un­ter­richts statt­fin­den, ge­ben Schü­le­rin­nen und Schü­lern ei­nen Ein­blick, wel­che kon­kre­ten Be­ru­fe in der IT-Bran­che ge­wählt wer­den kön­nen. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen in der Kurs­stu­fe mit der ob­jekt­ori­en­tier­ten Mo­del­lie­rung und Pro­gram­mie­rung so­wie Pro­jekt­ma­nage­ment wich­ti­ge Fach­kon­zep­te der Soft­ware­ent­wick­lung ken­nen. Sie er­hal­ten da­durch die Mög­lich­keit, die ver­schie­de­nen Rol­len und be­ruf­li­chen Fach­rich­tun­gen in die­sem ele­men­ta­ren Teil­be­reich der IT-Bran­che zu er­le­ben und ei­ne be­ruf­li­che Ziel­rich­tung zu ent­wi­ckeln. Auch der In­for­ma­tik­un­ter­richt der Kurs­stu­fe kann ei­nen ge­schlechts­neu­tra­len Zu­gang zur Ar­beits­welt auf­zei­gen und ste­reo­ty­pe Sicht­wei­sen von in­for­ma­tik­na­hen Be­rufs­bil­dern aus­räu­men.
  • Me­di­en­bil­dung (MB)
    Der re­flek­tier­te Um­gang mit Me­di­en ver­langt ein grund­le­gen­des Wis­sen über in­for­ma­ti­sche Kon­zep­te. Die Fach­kom­pe­ten­zen, die Schü­le­rin­nen und Schü­ler im In­for­ma­tik­un­ter­richt er­wer­ben, er­mög­li­chen ih­nen ei­ne Be­wer­tung von Me­di­en vor­zu­neh­men und sie da­durch si­cher und ziel­ge­rich­tet ein­zu­set­zen. Im neu­en Kom­pe­tenz­be­reich „Pro­jekt­ma­nage­ment“ ar­bei­ten die Schü­le­rin­nen und Schü­ler der Kurs­stu­fe in­ten­siv mit di­gi­ta­len Werk­zeu­gen auf Soft­ware­ba­sis, zum Bei­spiel Ver­si­ons­ver­wal­tungs­pro­gram­men. Im All­tag sind Me­di­en zum ste­ten Be­glei­ter ge­wor­den. Die im In­for­ma­tik­un­ter­richt er­lern­ten Stra­te­gi­en zum ver­ant­wor­tungs­vol­len Um­gang mit Me­di­en hel­fen den Schü­le­rin­nen und Schü­lern da­bei, dass sie die Me­di­en und nicht die Me­di­en sie kon­trol­lie­ren.
  • Ver­brau­cher­bil­dung (VB)
    In der Kurs­stu­fe ler­nen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler mit Da­ten­bank­sys­te­men und Rech­ner­net­zen spe­zi­el­le In­for­ma­tik­sys­te­me ken­nen, die Grund­la­ge für den Kauf und Ver­kauf von Wa­ren und Dienst­leis­tun­gen, für das Schal­ten von per­so­na­li­sier­ter Wer­bung und für die Un­ter­brei­tung per­sön­li­cher An­ge­bo­te sind. Mit die­sem Fach­wis­sen wer­den die Schü­le­rin­nen und Schü­ler zu mün­di­gen Bür­ge­rin­nen und Bür­gern, die re­flek­tiert Kon­sum­entschei­dun­gen tref­fen. Die Kennt­nis dar­über, wie per­so­nen­be­zo­ge­ne Da­ten zur Ab­lei­tung wei­te­rer In­for­ma­tio­nen über Per­so­nen ge­nutzt wer­den, ver­setzt die Schü­le­rin­nen und Schü­ler in die La­ge, An­ge­bo­te und Dienst­leis­tun­gen von Un­ter­neh­men kri­tisch zu be­ur­tei­len. Aus­ge­hend von die­ser Re­fle­xi­ons­kom­pe­tenz ent­wi­ckeln sie die Hand­lungs­kom­pe­tenz, kon­kre­te Maß­nah­men zum Schutz ih­rer Da­ten zu er­grei­fen.

1.2 Kom­pe­ten­zen

Die Aus­wir­kung der Di­gi­ta­li­sie­rung auf ge­sell­schaft­li­che Ent­wick­lun­gen hat in den ver­gan­ge­nen Jah­ren ste­tig zu­ge­nom­men. Da­her ist die Be­fä­hi­gung der Schü­le­rin­nen und Schü­ler, ihr Le­ben in ei­ner In­for­ma­ti­ons­ge­sell­schaft selbst­be­stimmt füh­ren und ge­stal­ten zu kön­nen und auch auf zu­künf­ti­ge Ent­wick­lun­gen und die da­mit ver­bun­de­nen Fra­ge­stel­lun­gen vor­be­rei­tet zu sein, nur durch den Er­werb ent­spre­chen­der Kom­pe­ten­zen er­reich­bar.

Zen­tra­le Kon­zep­te der In­for­ma­tik

Grund­la­ge für die Aus­wei­sung von Kom­pe­ten­zen sind zen­tra­le Kon­zep­te der In­for­ma­tik. Da­bei neh­men Kon­zep­te des In­for­ma­ti­schen Den­kens (Com­pu­ta­tio­nal Thin­king) ei­nen gro­ßen An­teil ein. Die­se be­schrei­ben den Pro­zess, ein Pro­blem und die zur Ver­fü­gung ste­hen­den Da­ten zu un­ter­su­chen, spe­zi­fi­sche Mus­ter zu er­ken­nen, We­sent­li­ches von Un­we­sent­li­chem zu un­ter­schei­den und da­mit ei­ne Lö­sung zu ent­wi­ckeln, die so prä­zi­se be­schrie­ben wird, dass sie leicht im­mer wie­der aus­ge­führt wer­den kann. Wich­ti­ge Lö­sungs­stra­te­gi­en sind „Zer­le­gung in Teil­pro­ble­me“, „Abs­tra­hie­ren“, „Mus­ter­er­ken­nung“ und „Al­go­rith­mi­sie­rung“. An den Pro­zess der Pro­blem­lö­sung schlie­ßen sich Re­fle­xi­on und Be­wer­tung der Er­geb­nis­se an. Die­se Vor­ge­hens­wei­sen sind ty­pisch für die In­for­ma­tik, kön­nen aber auch in an­de­ren Dis­zi­pli­nen an­ge­wen­det wer­den. Die im Bil­dungs­plan for­mu­lier­ten Kom­pe­ten­zen stel­len die Um­set­zung die­ser Kon­zep­te im In­for­ma­tik­un­ter­richt dar. Die­se sind in zwei Be­rei­che un­ter­teilt:

  • Pro­zess­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen
  • In­halts­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen

Ein zeit­ge­mä­ßer In­for­ma­tik­un­ter­richt be­rück­sich­tigt da­bei stets die Ver­knüp­fung von in­halts­be­zo­ge­nen und pro­zess­be­zo­ge­nen Kom­pe­ten­zen.

Zen­tra­le Kon­zep­te der In­for­ma­tik in den pro­zess­be­zo­ge­nen und in­halts­be­zo­ge­nen Kom­pe­ten­zen (Gra­fik: Alex­an­der Mit­tag)
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Pro­zess­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen

Pro­zess­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen be­schrei­ben im Bil­dungs­plan Kom­pe­ten­zen, die über al­le Schul­jah­re ei­nes Fa­ches in ei­nem län­ge­ren Pro­zess er­wor­ben wer­den. Die seit dem Auf­bau­kurs In­for­ma­tik in Klas­se 7 an­ge­bahn­ten pro­zess­be­zo­ge­nen Kom­pe­ten­zen wer­den in der Kurs­stu­fe nun ab­schlie­ßend er­wor­ben. Die pro­zess­be­zo­ge­nen Kom­pe­ten­zen glie­dern sich in vier Kom­pe­tenz­be­rei­che:

  1. Struk­tu­rie­ren und Ver­net­zen
  2. Mo­del­lie­ren und Im­ple­men­tie­ren
  3. Kom­mu­ni­zie­ren und Ko­ope­rie­ren
  4. Ana­ly­sie­ren und Be­wer­ten

Struk­tu­rie­ren und Ver­net­zen
Die In­for­ma­tik als Struk­tur­wis­sen­schaft be­schäf­tigt sich mit der Struk­tu­rie­rung von Da­ten und Pro­zes­sen (Al­go­rith­men). Gro­ße Da­ten­men­gen kön­nen nur dann au­to­ma­ti­siert und ef­fi­zi­ent ver­ar­bei­tet wer­den, wenn sie in ei­ner ge­eig­ne­ten Struk­tur vor­lie­gen. Auch Al­go­rith­men sind letzt­end­lich Struk­tu­ren aus ele­men­ta­ren Bau­stei­nen. Kom­ple­xe­re Pro­blem­stel­lun­gen kön­nen in ein­zel­ne Teil­pro­ble­me auf­ge­teilt wer­den, die oft für sich ein­fa­cher lös­bar sind so­wie Über­sicht­lich­keit und Wie­der­ver­wend­bar­keit er­hö­hen. Die ein­zel­nen Hand­lungs­schrit­te wer­den an­schlie­ßend chro­no­lo­gisch ge­ord­net und zu ei­ner Ge­samt­lö­sung ver­eint.

Mo­del­lie­ren und Im­ple­men­tie­ren
Um rea­le oder kon­stru­ier­te Pro­ble­me lö­sen zu kön­nen, müs­sen sie zu­nächst auf­be­rei­tet wer­den. So kön­nen De­tails weg­ge­las­sen wer­den, wenn sie für die Lö­sung ir­rele­vant sind, oder sie müs­sen weg­ge­las­sen wer­den, um ein Pro­blem über­haupt be­herrsch­bar zu ma­chen. In den zur Ver­fü­gung ste­hen­den In­for­ma­tio­nen müs­sen Re­gel­mä­ßig­kei­ten, Wie­der­ho­lun­gen, Ähn­lich­kei­ten oder Ge­setz­mä­ßig­kei­ten er­kannt wer­den, um cha­rak­te­ris­ti­sche und ver­all­ge­mei­ner­ba­re Be­stand­tei­le zu abs­tra­hie­ren. Da­nach wer­den Ab­läu­fe, Da­ten und Be­zie­hun­gen in in­for­ma­ti­schen Mo­del­len dar­ge­stellt. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler im­ple­men­tie­ren Al­go­rith­men in ei­ner ge­eig­ne­ten Pro­gram­mier­um­ge­bung und tes­ten ih­re Pro­gram­me auf Feh­ler und die Er­geb­nis­se auf Rea­li­täts­re­le­vanz.

Kom­mu­ni­zie­ren und Ko­ope­rie­ren
Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler do­ku­men­tie­ren ih­re Ar­beits­schrit­te und (Teil‑)Er­geb­nis­se und be­die­nen sich da­bei fach­li­cher Ter­mi­no­lo­gie und ge­eig­ne­ter Vi­sua­li­sie­run­gen. Nur dann kön­nen Lö­sun­gen be­zie­hungs­wei­se Lö­sungs­we­ge von an­de­ren nach­voll­zo­gen wer­den. Sie be­ar­bei­ten ge­eig­ne­te Pro­blem­stel­lun­gen ar­beits­tei­lig und ver­wen­den da­bei vor­han­de­ne In­fra­struk­tur zur Kom­mu­ni­ka­ti­on und Zu­sam­men­ar­beit.

Ana­ly­sie­ren und Be­wer­ten
Die Ana­ly­se von Sach­ver­hal­ten fin­det im In­for­ma­tik­un­ter­richt auf un­ter­schied­li­chen Ebe­nen statt. So ana­ly­sie­ren die Schü­le­rin­nen und Schü­ler Auf­ga­ben­stel­lun­gen, vor­lie­gen­den Pro­gramm­code, das Ver­hal­ten von Sys­te­men mit un­be­kann­tem in­ne­ren Auf­bau (black box) so­wie die ge­sell­schaft­li­chen Aus­wir­kun­gen von in­for­ma­ti­schen Sys­te­men. Mit der Lö­sung ei­nes Pro­blems ist der Ar­beits­pro­zess in der In­for­ma­tik in der Re­gel nicht ab­ge­schlos­sen. Beim Re­fle­xi­ons­pro­zess wer­den Lö­sun­gen mit der Aus­gangs­si­tua­ti­on ver­gli­chen und ge­ge­be­nen­falls Über­le­gun­gen zur Ver­bes­se­rung an­ge­stellt. Dies führt zur Be­wer­tung und Über­ar­bei­tung der Lö­sun­gen. In der Re­gel gibt es nicht nur ei­ne rich­ti­ge Lö­sung, son­dern ei­ne Viel­zahl mög­li­cher Um­set­zun­gen. Dar­über hin­aus be­wer­ten die Schü­le­rin­nen und Schü­ler die Aus­wir­kung in­for­ma­ti­scher An­wen­dun­gen, Struk­tu­ren und Denk­wei­sen auf die Ge­sell­schaft so­wie de­ren Sinn­haf­tig­keit.

In­halts­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen

In­for­ma­tik be­schäf­tigt sich mit der Dar­stel­lung, der au­to­ma­ti­schen Ver­ar­bei­tung, Spei­che­rung und Über­tra­gung von In­for­ma­tio­nen. Da­bei ist die Re­prä­sen­ta­ti­on der In­for­ma­ti­on in Form von di­gi­ta­len Da­ten Vor­aus­set­zung für de­ren wei­te­re au­to­ma­ti­sier­te Ver­ar­bei­tung. Die­se Prin­zi­pi­en sind die Grund­la­ge für die Glie­de­rung der in­halts­be­zo­ge­nen Kom­pe­ten­zen.

Da­ten und Co­die­rung
Co­die­rungs­vor­schrif­ten be­schrei­ben, wie In­for­ma­tio­nen in ein stan­dar­di­sier­tes For­mat ge­bracht wer­den kön­nen. Un­ter­schied­li­che An­wen­dun­gen stel­len je­weils an­de­re An­for­de­run­gen an die Co­die­run­gen. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ver­voll­stän­di­gen ih­re Kennt­nis­se über die Co­die­rung von Zah­len und Tex­ten und ler­nen wei­te­re ver­lust­freie Ver­fah­ren zur Re­duk­ti­on des Spei­cher­be­darfs ken­nen. Aus­ge­hend von Bei­spie­len aus dem All­tag ler­nen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler un­ter­schied­li­che An­sät­ze ken­nen, Da­ten sys­te­ma­tisch zu struk­tu­rie­ren.
Re­la­tio­na­le Da­ten­bank­sys­te­me er­mög­li­chen die Or­ga­ni­sa­ti­on und Spei­che­rung gro­ßer Da­ten­men­gen auf Ba­sis des re­la­tio­na­len Da­ten­mo­dells, bei dem En­ti­tä­ten und ih­re Be­zie­hun­gen in Ta­bel­len ab­ge­bil­det wer­den. Mit­hil­fe der Da­ten­bank­spra­che SQL for­mu­lie­ren die Schü­le­rin­nen und Schü­ler An­fra­gen, um In­for­ma­tio­nen zu er­mit­teln.

Al­go­rith­men
Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­wei­tern ih­re vor­han­de­nen Pro­gram­mier­kennt­nis­se. Sie ler­nen Stan­dard­al­go­rith­men aus ver­schie­de­nen Be­rei­chen ken­nen und ent­wi­ckeln und im­ple­men­tie­ren ei­ge­ne Al­go­rith­men. Mit der Ob­jekt­ori­en­tier­ten Pro­gram­mie­rung ler­nen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ein neu­es Pro­gram­mier­pa­ra­dig­ma ken­nen. Sie im­ple­men­tie­ren ei­ge­ne Klas­sen und nut­zen das Ge­heim­nis­prin­zip, um den si­che­ren Zu­griff auf At­tri­bu­te und Me­tho­den zu re­geln. Sie nut­zen As­so­zia­ti­on und Ver­er­bung zur Mo­del­lie­rung und Im­ple­men­tie­rung von Klas­sen­be­zie­hun­gen. 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. Für ein und das­sel­be Pro­blem gibt es oft­mals ver­schie­de­ne Lö­sungs­ver­fah­ren, die sich in Spei­cher- und Zeit­kom­ple­xi­tät so­wie – bei Nä­he­rungs­ver­fah­ren – in der Ge­naug­keit der Lö­sung un­ter­schei­den. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­gän­zen ih­re Pro­blem­lö­se­stra­te­gi­en um re­kur­si­ve Al­go­rith­men und er­ken­nen de­ren Re­le­vanz, in­dem sie kon­kre­te Pro­blem­stel­lun­gen lö­sen.

Rech­ner und Net­ze
Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ent­wer­fen und un­ter­su­chen Schalt­net­ze aus lo­gi­schen Gat­tern und ge­win­nen an­hand von ex­em­pla­ri­schen Schalt­net­zen ei­nen Ein­blick in den Auf­bau von Rech­ner­sys­te­men.
Die Ver­net­zung von Rech­nern bil­det die Grund­la­ge ver­teil­ten Ar­bei­tens und mo­der­ner Kom­mu­ni­ka­ti­on. Da­bei sind so­wohl Kon­zep­te der Da­ten­über­tra­gung als auch das Zu­sam­men­spiel der ein­zel­nen Kom­po­nen­ten ent­schei­dend.

In­for­ma­ti­ons­ge­sell­schaft und Da­ten­si­cher­heit
In der In­for­ma­ti­ons­ge­sell­schaft muss je­der Ein­zel­ne die Ver­ant­wor­tung für sei­ne Da­ten im Hin­blick auf Ver­füg­bar­keit, Ver­trau­lich­keit und In­te­gri­tät über­neh­men. Schü­le­rin­nen und Schü­ler nut­zen im All­tag Tech­no­lo­gi­en, de­nen kryp­to­lo­gi­sche Sys­te­me zu­grun­de lie­gen. Sie ler­nen den prin­zi­pi­el­len Un­ter­schied zwi­schen sym­me­tri­schen und asym­me­tri­schen Ver­fah­ren ken­nen und er­läu­tern, wie In­fra­struk­tu­ren zur ver­schlüs­sel­ten Kom­mu­ni­ka­ti­on ge­nutzt wer­den. Sie wen­den ge­eig­ne­te Maß­nah­men zur Ge­währ­leis­tung von Da­ten­si­cher­heit und Da­ten­schutz an.

1.3 Di­dak­ti­sche Hin­wei­se

Vor­kennt­nis­se
Au­ßer den in Klas­se 7 er­wor­be­nen Kom­pe­ten­zen sind kei­ne wei­te­ren Vor­kennt­nis­se für den Be­such des Wahl­fachs In­for­ma­tik er­for­der­lich.

Dif­fe­ren­zie­rung
Grund­le­gen­de Kon­zep­te der In­for­ma­tik ste­hen im Mit­tel­punkt des Un­ter­richts. Wäh­rend in Klas­se 7 vie­le Be­grif­fe und Zu­sam­men­hän­ge zu­nächst pro­pä­deu­tisch be­han­delt wer­den und sich die Aus­for­mu­lie­run­gen der Ni­veau­stu­fen ei­ni­ger Teil­kom­pe­ten­zen nur ge­ring­fü­gig un­ter­schei­den, fin­det in der Mit­tel­stu­fe zu­neh­mend ei­ne Sys­te­ma­ti­sie­rung und Ver­net­zung der Kon­zep­te statt. Mit an­stei­gen­der Kom­ple­xi­tät der In­hal­te steigt auch die Not­wen­dig­keit der Dif­fe­ren­zie­rung im Un­ter­richt. Dies kann bei­spiels­wei­se über un­ter­schied­lich kom­ple­xe Bei­spie­le, un­ter­schied­li­che An­for­de­rungs­ni­veaus, Auf­ga­ben­va­ria­tio­nen oder ge­stuf­te Hil­fen er­fol­gen.

Va­ria­ti­on von Pro­blem­stel­lun­gen
In be­son­de­rer Wei­se bie­tet der in­for­ma­ti­sche Zu­gang zur Pro­blem­lö­sung auch die Mög­lich­keit, über die Gren­zen der ur­sprüng­li­chen Auf­ga­ben­stel­lung hin­aus zu den­ken. Durch ver­än­der­te An­for­de­run­gen, Rah­men­be­din­gun­gen oder Va­ria­ti­on der Pro­blem­grö­ße wer­den in­for­ma­ti­sche Lö­sungs­kon­zep­te ver­deut­licht, nach­voll­zieh­bar ge­macht oder hin­ter­fragt. Fra­ge­stel­lun­gen der Art „Wie hät­te man es an­ders ma­chen kön­nen?“, „Ist die ge­fun­de­ne Lö­sung op­ti­mal?“ oder „Wo en­den die Ein­satz­be­rei­che der ge­fun­de­nen Lö­sung?“ ge­hö­ren zum Stan­dard­re­per­toire des In­for­ma­tik­un­ter­richts. So ent­wi­ckelt sich der Un­ter­richts­ge­gen­stand im In­for­ma­tik­un­ter­richt von an­fäng­lich kon­kre­ten Pro­bem­stel­lun­gen hin zu gan­zen Pro­blem­klas­sen.

Ge­schlechts­neu­tra­ler In­for­ma­tik­un­ter­richt
Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­sit­zen oft­mals dif­fu­se Vor­stel­lun­gen von In­for­ma­tik und de­ren Auf­ga­ben­be­rei­chen und brin­gen Rol­len­kli­schees mit, die sich dann im Un­ter­richt wi­der­spie­geln. Die­se Pro­ble­ma­tik wird im In­for­ma­tik­un­ter­richt auf­ge­grif­fen: Pro­gram­mier­bei­spie­le und Übun­gen wer­den so ge­wählt, dass sie in glei­chem Ma­ße Jun­gen und Mäd­chen an­spre­chen. Bei der Pro­blem­lö­sung wer­den schü­ler­spe­zi­fi­sche Her­an­ge­hens­wei­sen be­rück­sich­tigt, plan­vol­le und pro­bie­ren­de Vor­ge­hens­wei­sen er­gän­zen sich sinn­voll.

Ak­tu­el­le Be­zü­ge
Schü­le­rin­nen und Schü­ler wer­den in all­täg­li­chen Si­tua­tio­nen oder in den Nach­rich­ten mit in­for­ma­ti­schen The­men kon­fron­tiert. Dies reicht von zu­nächst un­er­klär­ba­rem Ver­hal­ten (zum Bei­spiel Feh­ler­mel­dun­gen) beim Be­die­nen von End­ge­rä­ten bis zu Nach­rich­ten über tech­ni­sche Ent­wick­lun­gen oder Zwi­schen­fäl­le im Zu­sam­men­hang mit In­for­ma­tik­sys­te­men. Vie­le die­ser ak­tu­el­len Er­eig­nis­se bie­ten ge­eig­ne­te An­knüp­fungs­mög­lich­kei­ten, um so­wohl die in­for­ma­tisch-tech­no­lo­gi­schen As­pek­te als auch die Aus­wir­kun­gen auf In­di­vi­du­um und Ge­sell­schaft zu be­leuch­ten.

In­for­ma­tik in In­dus­trie und Be­rufs­welt
Fast al­le Ele­men­te ent­lang ei­ner Wert­schöp­fungs­ket­te sind zu­neh­mend mit­ein­an­der ver­netzt. Da­her wei­sen im­mer mehr Be­rufs­fel­der in­for­ma­ti­sche Be­zü­ge auf und für vie­le Be­ru­fe ist in­zwi­schen ein grund­le­gen­des Ver­ständ­nis in­for­ma­ti­scher Kon­zep­te not­wen­dig. An ge­eig­ne­ten Bei­spie­len von In­dus­trie­zwei­gen oder Be­rufs­bil­dern kön­nen Schü­le­rin­nen und Schü­ler dies ken­nen­ler­nen.

Pro­gram­mie­ren
Pro­gram­mie­ren als Rea­li­sie­rung von Ide­en in Soft­ware als schöp­fe­ri­scher und pro­duk­ti­ver Pro­zess ist ein we­sent­li­cher Be­stand­teil des In­for­ma­tik­un­ter­richts. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ent­wer­fen Pro­blem­lö­sun­gen, die auf grund­le­gen­den Pro­gram­mier­bau­stei­nen ba­sie­ren und er­fah­ren so, dass die Lö­sung nicht in den Bau­stei­nen selbst, son­dern haupt­säch­lich in der Art und Wei­se ih­rer An­ord­nung liegt. Grund­sätz­lich bie­ten Pro­gram­mier­auf­ga­ben die Chan­ce, dass Schü­le­rin­nen und Schü­ler die Ar­beits­er­geb­nis­se an­hand des Pro­gramm­ab­laufs be­zie­hungs­wei­se ‑er­geb­nis­ses selbst­stän­dig und un­ab­hän­gig von der Lehr­kraft über­prü­fen kön­nen. Hier ist ei­ne be­hut­sa­me Her­an­füh­rung durch die Lehr­kraft er­for­der­lich, da­mit die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen, die­se ob­jek­ti­ve Rück­mel­dung zur Wei­ter­ent­wick­lung ih­rer Lö­sung zu nut­zen.

Pro­gram­mier­um­ge­bung
Die Ent­schei­dung für ei­ne ge­eig­ne­te Pro­gram­mier­spra­che be­zie­hungs­wei­se Pro­gram­mier­um­ge­bung soll­te stets nach Ge­sichts­punk­ten der al­ters­an­ge­mes­se­nen Ver­mitt­lung in­for­ma­ti­scher Kon­zep­te er­fol­gen.
Zeit­ge­mä­ße Un­ter­stüt­zungs­funk­tio­nen (wie zum Bei­spiel Code­ver­voll­stän­di­gung, Re­fac­to­ring, Syn­tax­her­vor­he­bung, Sta­ti­sche Code­ana­ly­se, UML, De­bug­ging, Ein­bin­den von Bi­blio­the­ken und Build­werk­zeu­gen, Tes­ten, Kol­la­bo­ra­ti­on, Ver­sio­nie­rung) wer­den eher durch pro­fes­sio­nel­le Ent­wick­lungs­um­ge­bun­gen un­ter­stützt. Auf­grund der Funk­ti­ons­viel­falt er­schwe­ren die­se je­doch häu­fig den Blick für die we­sent­li­chen im In­for­ma­tik­un­ter­richt zu ver­mit­teln­den Kon­zep­te.
Dem ge­gen­über ste­hen Pro­gram­mier­um­ge­bun­gen, die durch spe­zi­el­le di­dak­ti­sche Funk­tio­nen (zum Bei­spiel Ob­jekt­in­ter­ak­ti­on, Vi­sua­li­sie­run­gen) und re­du­zier­ten Funk­ti­ons­um­fang Pro­gram­mier­an­fän­ge­rin­nen und ‑an­fän­gern den Ein­stieg er­leich­tern und das Ver­ständ­nis für die zu­grun­de­lie­gen­den Kon­zep­te schär­fen, je­doch mög­li­cher­wei­se bei wach­sen­den An­for­de­run­gen an ih­re Gren­zen sto­ßen.
Im Be­wusst­sein des Span­nungs­fel­des zwi­schen pro­fes­sio­nel­len und di­dak­ti­schen Ent­wick­lungs­um­ge­bun­gen soll­te in un­ter­schied­li­chen Kon­tex­ten die je­weils da­für ge­eig­ne­te Ent­wick­lungs­um­ge­bung aus­ge­wählt wer­den.

Gra­fi­sche Be­nut­zer­schnitt­stel­le
Die Mög­lich­keit ei­ner an­spre­chen­den gra­fi­schen Be­nut­zer­schnitt­stel­le (GUI) hat für Schü­le­rin­nen und Schü­ler ei­nen ho­hen Auf­for­de­rungs­cha­rak­ter und mo­ti­viert da­zu, ei­ge­ne Ide­en um­zu­set­zen. Den­noch muss der Lehr­kraft be­wusst sein, dass ei­ne um­fas­sen­de Be­schäf­ti­gung mit der The­ma­tik „gra­fi­sche Be­nut­zer­schnitt­stel­le“ auf­grund der da­mit zwangs­wei­se ver­bun­de­nen Un­ter­the­men (zum Bei­spiel Event­hand­ling, Ska­lie­rung, User Ex­pe­ri­ence, De­sign, In­ter­ak­ti­vi­tät, MVC etc.) zeit­lich nicht leist­bar ist.

In­for­ma­tik mit und oh­ne Rech­ner­ein­satz
Die Be­schäf­ti­gung mit in­for­ma­ti­schen In­hal­ten ge­schieht nicht aus­schließ­lich mit di­gi­ta­len End­ge­rä­ten. Die Ver­mitt­lung mit­hil­fe von „un­plug­ge­d“-Ele­men­ten (zum Bei­spiel Nach­spie­len mit ge­eig­ne­ten Ge­gen­stän­den, in Pa­pier­form, durch Rol­len­spie­le) kann da­zu bei­tra­gen, die Ker­n­idee in­for­ma­ti­scher Kon­zep­te in den Vor­der­grund zu rü­cken und Ab­len­kun­gen, die im Um­gang mit Werk­zeu­gen oft un­ver­meid­lich sind, zu re­du­zie­ren. Ei­ne Rei­he von di­dak­ti­schen Werk­zeu­gen er­mög­licht es je­doch auch, am Com­pu­ter in­for­ma­ti­sche Kon­zep­te er­leb­bar zu ma­chen, zum Bei­spiel bei der Mo­del­lie­rung, Si­mu­la­ti­on und Vi­sua­li­sie­rung von Netz­wer­ken, lo­gi­schen Schal­tun­gen, Rech­ner­mo­del­len, Da­ten­ban­ken, Au­to­ma­ten, Ob­jek­ten und ih­ren Be­zie­hun­gen un­ter­ein­an­der.

Pro­jekt­ar­ti­ges Ar­bei­ten
Der In­for­ma­tik­un­ter­richt bie­tet den Schü­le­rin­nen und Schü­lern hand­lungs- und pro­blem­ori­en­tier­te Un­ter­richts­si­tua­tio­nen, in de­nen sie er­wor­be­ne Kom­pe­ten­zen und er­lern­tes Wis­sen an­wen­den kön­nen. Dies för­dert ins­be­son­de­re den Auf­bau pro­zess­be­zo­ge­ner Kom­pe­ten­zen. Der Rah­men für die Auf­ga­ben­stel­lung muss so von der Lehr­kraft vor­ge­ge­ben wer­den, dass so­wohl die fach­li­chen An­for­de­run­gen als auch die zu er­war­ten­de Band­brei­te an Ide­en der Schü­le­rin­nen und Schü­ler dar­in Platz fin­den. Die Aus­wahl ge­eig­ne­ter In­hal­te folgt den Kri­te­ri­en Al­ters­an­ge­mes­sen­heit und Ver­ein­bar­keit mit be­stehen­den recht­li­chen Re­ge­lun­gen.

Säch­li­che Aus­stat­tung und In­fra­struk­tur
Bei der Kon­zep­ti­on des Un­ter­richts sind stets die ört­li­chen Ge­ge­ben­hei­ten (un­ter an­de­rem räum­li­che Lö­sung, End­ge­rä­te, In­fra­struk­tur) zu be­rück­sich­ti­gen. Grund­sätz­lich ist der Ein­satz di­gi­ta­ler End­ge­rä­te selbst­ver­ständ­lich. Der Ein­satz von Soft­ware, Lern­platt­for­men etc. muss da­bei in­di­vi­du­ell auf vor­han­de­ne Struk­tu­ren und Aus­stat­tung ab­ge­stimmt wer­den. Dem Um­gang mit der In­fra­struk­tur kommt da­bei die Rol­le ei­nes Werk­zeu­ges zu. Die­ses soll ge­gen­über der Ver­mitt­lung in­for­ma­ti­scher In­hal­te in den Hin­ter­grund tre­ten. Wie Werk­zeu­ge in der ein­zel­nen Un­ter­richts­stun­de ein­ge­setzt wer­den, ist in der je­wei­li­gen di­dak­ti­schen Kon­zep­ti­on zu über­prü­fen.

Ver­schrän­kung der Be­rei­che
Die an­fäng­lich noch eher sin­gu­lär be­trach­te­ten in­halts­be­zo­ge­nen Kom­pe­tenz­be­rei­che wer­den zu­neh­mend mit­ein­an­der ver­netzt. Kom­ple­xe­re rea­le In­for­ma­tik­sys­te­me ba­sie­ren fast im­mer auf In­hal­ten aus al­len in­halts­be­zo­ge­nen Kom­pe­tenz­be­rei­chen. Dem soll im In­for­ma­tik­un­ter­richt durch ge­eig­ne­te An­wen­dungs­bei­spie­le Rech­nung ge­tra­gen wer­den, bei de­nen die­se Ver­schrän­kung deut­lich wird. Dies könn­te auf­ge­zeigt wer­den, in­dem für ei­ne ent­wi­ckel­te An­wen­dung bei­spiels­wei­se noch ei­ne Da­ten­bank­schnitt­stel­le im­ple­men­tiert wird, das Mo­dell ei­nes end­li­chen Au­to­ma­ten zur Rea­li­sie­rung ei­ner in­ter­ak­ti­ven GUI ge­nutzt wird, Da­ten­struk­tu­ren und die dar­auf ope­rie­ren­den Al­go­rith­men re­kur­siv be­trach­tet wer­den oder Da­tei­for­ma­te als for­ma­le Spra­che be­trach­tet wer­den.


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