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1. Leit­ge­dan­ken zum Kom­pe­ten­z­er­werb

We can on­ly see a short dis­tan­ce ahead, but we can see ple­nty the­re that needs to be do­ne.
– Alan Tu­ring –

1.1 Bil­dungs­wert des Fa­ches In­for­ma­tik

Schü­le­rin­nen und Schü­ler wach­sen in ei­ner zu­neh­mend tech­ni­sier­ten und di­gi­ta­li­sier­ten Welt auf. Heu­ti­ge For­men der Kom­mu­ni­ka­ti­on, des Wis­sens­er­werbs und der Au­to­ma­ti­sie­rung be­rei­chern und ver­ein­fa­chen ihr Le­ben spür­bar. Die ge­stie­ge­ne Ge­schwin­dig­keit und Kom­ple­xi­tät stel­len die Ge­sell­schaft zu­gleich vor gro­ße Her­aus­for­de­run­gen und sub­stan­zi­ell neue Fra­ge­stel­lun­gen wie bei­spiels­wei­se: Wel­che Chan­cen und Ri­si­ken sind mit die­sen Ent­wick­lun­gen ver­bun­den? Wie funk­tio­nie­ren die Al­go­rith­men, die uns um­ge­ben? Wie kön­nen wir die Di­gi­ta­li­sie­rung nicht nur nut­zen, son­dern auch selbst­be­stimmt und ver­ant­wor­tungs­voll ge­stal­ten? Wer kon­trol­liert die enor­men Da­ten­men­gen? Wie sieht die Ar­beits­welt von mor­gen aus?

Vie­le Ent­wick­lun­gen in die­sen Be­rei­chen ba­sie­ren auf Er­kennt­nis­sen, die sich ei­ner­seits aus na­tur­wis­sen­schaft­li­chen Prin­zi­pi­en ab­lei­ten und an­de­rer­seits durch ma­the­ma­tisch-in­for­ma­ti­sche Mo­del­lie­rung so­wie an­schlie­ßen­de Im­ple­men­tie­rung nutz­bar ma­chen las­sen.

Das Fach In­for­ma­tik strebt an, den Schü­le­rin­nen und Schü­lern ein fach­li­ches Fun­da­ment zu ver­mit­teln. Die­ses be­fä­higt sie, sich kon­struk­ti­v-kri­tisch an der ge­sell­schaft­li­chen Kom­mu­ni­ka­ti­on und Mei­nungs­bil­dung über in­for­ma­ti­sche Ent­wick­lun­gen zu be­tei­li­gen und ver­ant­wor­tungs­voll Ent­schei­dun­gen zu tref­fen.

Spe­zi­ell die In­for­ma­tik stellt heu­te ei­nen or­ga­ni­schen Teil vie­ler an­de­rer Dis­zi­pli­nen dar und hat die­se in kur­zer Zeit ver­än­dert. Vie­le Pro­zes­se im All­tag wer­den eben­so von In­for­ma­tik­sys­te­men ge­steu­ert wie die le­bens­not­wen­di­ge Grund­ver­sor­gung in den Be­rei­chen En­er­gie, Lo­gis­tik, Trans­port und Kom­mu­ni­ka­ti­on. Durch die Di­gi­ta­li­sie­rung ist zu­dem für be­stimm­te Tei­le der Ge­sell­schaft ei­ne wei­te­re Di­men­si­on der rea­len Welt und des Zu­sam­men­le­bens ent­stan­den. Ei­ner­seits ha­ben vie­le nur durch die In­for­ma­tik er­mög­lich­ten An­wen­dun­gen (wie bei­spiels­wei­se Kom­mu­ni­ka­ti­ons­platt­for­men, Clou­d-Com­pu­ting, au­to­ma­ti­sier­te Fer­ti­gung, Si­cher­heits­sys­te­me) un­ser Le­ben be­rei­chert und ver­ein­facht. An­de­rer­seits birgt es auch Ge­fah­ren, wenn die au­to­ma­ti­sier­te und al­go­rith­men­ge­steu­er­te Er­he­bung, Ver­knüp­fung und Ver­ar­bei­tung von Da­ten be­reits so in den All­tag in­te­griert ist, dass mög­li­che dar­aus re­sul­tie­ren­de Be­ein­flus­sun­gen nicht mehr wahr­ge­nom­men wer­den.

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 In­for­ma­tik zu den Leit­per­spek­ti­ven

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

  • Bil­dung für nach­hal­ti­ge Ent­wick­lung (BNE)
    Der In­for­ma­tik­un­ter­richt för­dert ver­ant­wor­tungs­vol­les und nach­hal­ti­ges Den­ken und Han­deln. Als Grund­la­gen­fach leis­tet In­for­ma­tik ei­nen Bei­trag zur Leit­per­spek­ti­ve Bil­dung für nach­hal­ti­ge Ent­wick­lung, in­dem stets tech­ni­sche, an­wen­dungs­be­zo­ge­ne und ge­sell­schaft­li­che Kom­po­nen­ten mit­ein­an­der ver­knüpft wer­den. Die stän­di­gen Wei­ter­ent­wick­lun­gen der tech­ni­schen Mög­lich­kei­ten fin­den in der Re­gel sehr schnell Ein­gang in das all­täg­li­che Le­ben und ver­än­dern das Ver­hal­ten der Men­schen. Oft wer­den sie ein fes­ter Be­stand­teil des All­tags, oh­ne dass zu­vor von der Ge­sell­schaft die Chan­cen und Ri­si­ken re­flek­tiert wur­den. Nur ein Ver­ständ­nis der tech­ni­schen Hin­ter­grün­de er­laubt es, fun­dier­te Aus­sa­gen zur ethi­schen Be­wer­tung der Neue­run­gen zu tref­fen und zu sach­li­chen Be­grün­dun­gen zu kom­men.
  • Bil­dung für To­le­ranz und Ak­zep­tanz von Viel­falt (BTV)
    Sämt­li­che di­gi­ta­len Sys­te­me (zum Bei­spiel Me­di­zin­tech­nik, Fahr­zeu­ge, Schließ­sys­te­me, Geld­ver­kehr, Kom­mu­ni­ka­ti­ons­platt­for­men) ha­ben Aus­wir­kun­gen auf das ge­sell­schaft­li­che Le­ben. Da­bei sind bei de­ren Ent­wick­lung in­di­vi­du­el­le Be­deu­tun­gen für ver­schie­de­ne ge­sell­schaft­li­che Grup­pen ein­schließ­lich Min­der­hei­ten (Men­schen mit Be­hin­de­rung, An­ge­hö­ri­ge ver­schie­de­ner Län­der und Eth­ni­en, se­xu­el­ler Ori­en­tie­run­gen, Re­li­gio­nen etc.) zu be­rück­sich­ti­gen. Neue tech­ni­sche Mög­lich­kei­ten bie­ten ne­ben ei­ner Rei­he von Chan­cen je­doch im­mer auch Mög­lich­kei­ten für Miss­brauch: Zum Bei­spiel stellt das In­ter­net ei­ne um­fas­sen­de Res­sour­ce für In­for­ma­ti­on dar und er­mög­licht die welt­wei­te Kom­mu­ni­ka­ti­on und Ver­net­zung von Men­schen un­ter­schied­li­cher kul­tu­rel­ler Prä­gung und Welt­an­schau­ung. Min­der­hei­ten ha­ben ei­ne Platt­form, um auf sich auf­merk­sam zu ma­chen, und auch ei­ne un­ab­hän­gi­ge Be­richt­erstat­tung aus to­ta­li­tä­ren Staa­ten ist mög­lich. Be­stimm­te In­ter­es­sen­grup­pen nut­zen die­se Tech­no­lo­gi­en je­doch 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 an­ge­mes­sen be­wer­ten.
  • Prä­ven­ti­on und Ge­sund­heits­för­de­rung (PG)
    Die Leit­per­spek­ti­ve Prä­ven­ti­on und Ge­sund­heits­för­de­rung fin­det im In­for­ma­tik­un­ter­richt be­son­de­re Be­rück­sich­ti­gung: Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wer­den an ei­nen ver­ant­wor­tungs­vol­len, re­flek­tier­ten und selbst­re­gu­la­ti­ven Um­gang mit End­ge­rä­ten her­an­ge­führt. Sie nut­zen die im All­tag größ­ten­teils zum Me­di­en­kon­sum ver­wen­de­ten mo­bi­len End­ge­rä­te und In­for­ma­tik­sys­te­me als Ar­beits­mit­tel und wer­den so be­fä­higt, von der Rol­le der rei­nen Kon­su­men­ten in die Rol­le der be­wusst Han­deln­den und Ge­stal­ten­den zu tre­ten. Dies för­dert die Selbst­wirk­sam­keit in ei­ner zu­se­hends kon­sum­ori­en­tier­ten Ge­sell­schaft und trägt zur Ent­wick­lung und Stär­kung der Per­sön­lich­keit von Schü­le­rin­nen und Schü­lern bei.
  • Be­ruf­li­che Ori­en­tie­rung (BO)
    Auf­grund der Ent­wick­lun­gen in der In­for­ma­ti­ons­tech­no­lo­gie hat sich ein Wan­del in der Be­rufs­welt voll­zo­gen. Ei­ni­ge klas­si­sche Be­rufs­fel­der ver­lie­ren an Be­deu­tung, Aus­bil­dungs- und Stu­di­en­gän­ge wur­den und wer­den um In­hal­te aus dem MIN­T-Be­reich er­gänzt, neue Be­rufs­fel­der ent­ste­hen. Der Wirt­schafts­stand­ort Deutsch­land wä­re in sei­ner heu­ti­gen Form oh­ne di­gi­ta­li­sier­te und au­to­ma­ti­sier­te Ge­schäfts- und Fer­ti­gungs­pro­zes­se un­denk­bar. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen im In­for­ma­tik­un­ter­richt ver­schie­de­ne An­wen­dungs­fel­der der In­for­ma­tik ken­nen. Er be­fä­higt sie, in ih­rem spä­te­ren Be­ruf die di­gi­ta­len Werk­zeu­ge re­flek­tiert aus­zu­wäh­len und ein­zu­set­zen. Sie ler­nen, wie In­for­ma­tik die mo­der­ne Ge­sell­schaft prägt und wer­den be­fä­higt, die­se selbst mit­zu­ge­stal­ten. Durch ei­ne ent­spre­chen­de In­ter­es­sen­bil­dung wird im In­for­ma­tik­un­ter­richt ein ge­ziel­ter Kon­takt mit neu­en Ar­beits­fel­dern der Be­rufs­welt er­mög­licht und da­zu bei­ge­tra­gen, (ge­schlechts‑)s­te­reo­ty­pe Sicht­wei­sen auf MIN­T-Be­ru­fe ab­zu­bau­en.
  • Me­di­en­bil­dung (MB)
    Der In­for­ma­tik­un­ter­richt er­wei­tert die rei­ne Nut­zung be­stehen­der IT-An­wen­dun­gen und ‑Sys­te­me um den As­pekt des Ver­ständ­nis­ses der Funk­ti­ons­wei­se die­ser Sys­te­me und för­dert die Re­fle­xi­ons­fä­hig­keit der Schü­le­rin­nen und Schü­ler bei de­ren Nut­zung. Nur ein Ver­ständ­nis der hin­ter den An­wen­dungs­pro­gram­men ste­hen­den in­for­ma­ti­schen Grund­kon­zep­te führt zu pro­dukt- und ver­si­ons­un­ab­hän­gi­gem Kon­zept­wis­sen, wel­ches die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­fä­higt, auch in Zu­kunft neu­en An­for­de­run­gen kom­pe­tent be­geg­nen zu kön­nen. Der In­for­ma­tik­un­ter­richt legt die Grund­la­gen für ei­nen ver­ant­wor­tungs­vol­len Um­gang mit Da­ten und sen­si­bi­li­siert Schü­le­rin­nen und Schü­ler, die Rech­te an­de­rer zu wah­ren und ih­re ei­ge­nen Da­ten zu si­chern.
  • Ver­brau­cher­bil­dung (VB)
    Ein As­pekt der Ver­brau­cher­bil­dung be­trifft die Er­he­bung von Da­ten, zum Bei­spiel durch den über das In­ter­net statt­fin­den­den Han­del mit Wa­ren und Dienst­leis­tun­gen, die auch auf ein­zel­ne Kun­den per­so­na­li­sier­te An­ge­bo­te er­mög­li­chen. Der In­for­ma­ti­k-Un­ter­richt be­fä­higt Schü­le­rin­nen und Schü­ler, die Wir­kungs­wei­sen der hin­ter sol­chen Da­ten­er­he­bun­gen ste­hen­den Sys­te­me und In­ter­es­sen zu re­flek­tie­ren und sich da­durch kri­tisch mit Aus­sa­gen in Wer­bung, Mar­ke­ting und Pro­dukt­ge­stal­tung aus­ein­an­der­zu­set­zen.

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.

Grund­la­ge für die Aus­wei­sung von Kom­pe­ten­zen sind zen­tra­le Kon­zep­te der In­for­ma­tik. Da­bei neh­men Kon­zep­te des In­for­ma­ti­schen Den­kens (Com­pu­ta­tio­nal Thin­king) ei­nen gro­ßen Teil 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 (© Lan­des­in­sti­tut für Schul­ent­wick­lung)
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Pro­zess­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen

Die in Klas­se 7 auf­ge­führ­ten in­for­ma­ti­schen pro­zess­be­zo­ge­nen Kom­pe­ten­zen wer­den dort nicht ab­schlie­ßend er­wor­ben, son­dern kön­nen nur an­ge­bahnt wer­den. Sie wer­den nun fort­ge­führt und ver­tieft. Zu­sätz­lich tre­ten neue pro­zess­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen hin­zu.

Die pro­zess­be­zo­ge­nen Kom­pe­ten­zen glie­dern sich in vier Kom­pe­tenz­be­rei­che:

  • Struk­tu­rie­ren und Ver­net­zen
  • Mo­del­lie­ren und Im­ple­men­tie­ren
  • Kom­mu­ni­zie­ren und Ko­ope­rie­ren
  • 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 zu ei­ner Ge­samt­lö­sung ver­eint.

Mo­del­lie­ren und Im­ple­men­tie­ren
Um rea­le oder kon­stru­ier­te Pro­ble­me lö­sen zu kön­nen, müs­sen sie zu­nächst auf­be­rei­tet wer­den. 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. Sie be­ar­bei­ten ge­eig­ne­te Pro­blem­stel­lun­gen ar­beits­tei­lig und ver­wen­den da­bei vor­han­de­ne In­fra­struk­tur zur Kom­mu­ni­ka­ti­on und Zu­sam­men­ar­beit.

Ana­ly­sie­ren und Be­wer­ten
Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren Auf­ga­ben­stel­lun­gen, vor­lie­gen­den Pro­gramm­code, das Ver­hal­ten von Sys­te­men mit un­be­kann­tem in­ne­rem Auf­bau so­wie die ge­sell­schaft­li­chen Aus­wir­kun­gen von in­for­ma­ti­schen Sys­te­men. Beim sich an­schlie­ßen­den 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. Ver­schie­de­ne An­wen­dun­gen stel­len un­ter­schied­li­che An­for­de­run­gen an die Co­die­run­gen. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen Co­die­rungs­vor­schrif­ten ken­nen, die das Er­ken­nen und Kor­ri­gie­ren von Über­tra­gungs­feh­lern er­mög­li­chen. Sie kön­nen den Spei­cher­be­darf gro­ßer Da­ten­men­gen durch Kom­pri­mie­rung re­du­zie­ren. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen ver­schie­de­ne Struk­tu­ren von Da­ten und de­ren Ein­satz­mög­lich­kei­ten ken­nen.

Al­go­rith­men
Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen Stan­dard­al­go­rith­men aus ver­schie­de­nen Be­rei­chen ken­nen und ent­wer­fen ei­ge­ne Al­go­rith­men. Sie wer­den be­fä­higt, ein­fa­che Al­go­rith­men zu im­ple­men­tie­ren. Da­bei fin­det in Klas­se 9 der Über­gang zu ei­ner tex­tu­el­len Pro­gram­mier­spra­che statt. Grö­ße­re Auf­ga­ben­stel­lun­gen – wie zum Bei­spiel Soft­ware­pro­jek­te – er­for­dern die Zer­le­gung von Pro­ble­men in klei­ne­re Teil­auf­ga­ben, die bei­spiels­wei­se mit­hil­fe von Un­ter­pro­gram­men ge­löst wer­den. Sie set­zen da­bei Da­ten­struk­tu­ren zur Spei­che­rung gleich­ar­ti­ger Da­ten ein. In­for­ma­ti­sche Mo­del­le er­leich­tern das Ver­ständ­nis des Auf­baus von Al­go­rith­men.

Rech­ner und Net­ze
Ne­ben dem Rech­ner als al­go­rith­men­ver­ar­bei­ten­de Ma­schi­ne ler­nen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler den Rech­ner als Teil­neh­mer in Net­zen ken­nen. 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. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wis­sen um die per­ma­nen­te Er­he­bung, Zu­sam­men­füh­rung und Aus­wer­tung von per­so­nen­be­zo­ge­nen Da­ten. Ver­schlüs­se­lungs­ver­fah­ren zei­gen die Prin­zi­pi­en der Kryp­to­lo­gie. Es wird deut­lich, dass nur die Ver­mei­dung von Schwach­stel­len zu si­che­ren Ver­schlüs­se­lungs­ver­fah­ren füh­ren kann. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen die asym­me­tri­sche Ver­schlüs­se­lung als ei­nen Lö­sungs­an­satz für das Schlüs­sel­aus­tausch­pro­blem ken­nen.

1.3 Di­dak­ti­sche Hin­wei­se

Ak­tu­el­le Be­zü­ge
Die 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.

Pro­gram­mie­ren und Tes­ten
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. Zur Ar­beits­wei­se ge­hö­ren auch die selbst­stän­di­ge Über­prü­fung des Pro­gramm­ab­laufs, die Auf­de­ckung von syn­tak­ti­schen und se­man­ti­schen Feh­lern, so­wie der Ent­wurf von Test­sze­na­ri­en und de­ren Durch­füh­rung.

Pro­gram­mier­um­ge­bung
Die Ent­schei­dung für ei­ne ge­eig­ne­te Pro­gram­mier­spra­che und Pro­gram­mier­um­ge­bung soll­te in Kom­bi­na­ti­on ge­trof­fen wer­den und nach Ge­sichts­punk­ten der al­ters­an­ge­mes­se­nen Ver­mitt­lung in­for­ma­ti­scher Kon­zep­te er­fol­gen. Da­bei ist der Aus­wahl der di­dak­ti­schen Werk­zeu­ge ei­ne be­son­de­re Be­deu­tung bei­zu­mes­sen. Die Pro­gram­mier­um­ge­bung soll­te die Schü­le­rin­nen und Schü­ler bei der Ein­ga­be und Struk­tu­rie­rung ih­res Codes un­ter­stüt­zen, leich­tes Auf­fin­den und Be­he­ben von Feh­lern er­mög­li­chen und mög­lichst auf die im Un­ter­richt er­for­der­li­chen Funk­tio­nen be­schränkt sein. Je nach ein­ge­setz­ter Pro­gram­mier­spra­che kön­nen ob­jekt­ori­en­tier­te Sprach­ele­men­te (zum Bei­spiel Me­tho­den­auf­ru­fe bei Ver­wen­den von Bi­blio­the­ken) not­wen­dig sein. Die­se kön­nen je­doch als spe­zi­el­le Syn­tax auf­ge­fasst und ein­fach nach An­lei­tun­g/Do­ku­men­ta­ti­on ver­wen­det wer­den. An ei­ne The­ma­ti­sie­rung der ob­jekt­ori­en­tier­ten Pro­gram­mie­rung – auch am Ran­de – ist nicht ge­dacht.

In­for­ma­tik mit und oh­ne Rech­ner­ein­satz
Grund­sätz­lich ist ei­ne Um­set­zung in­for­ma­ti­scher In­hal­te mit di­gi­ta­len End­ge­rä­ten selbst­ver­ständ­lich. Der Um­gang mit di­gi­ta­len Werk­zeu­gen soll je­doch ge­gen­über der Ver­mitt­lung in­for­ma­ti­scher In­hal­te in den Hin­ter­grund tre­ten. Auch die Ver­mitt­lung mit­hil­fe von „un­plug­ge­d“-Ele­men­ten oh­ne Rech­ner­ein­satz (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.

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.

Ge­schlechts­neu­tra­ler Un­ter­richt
Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­sit­zen oft­mals dif­fu­se Vor­stel­lun­gen von In­for­ma­tik und de­ren Auf­ga­ben­be­rei­chen und brin­gen Rol­len­kli­schees mit, die sich dann im Un­ter­richt wi­der­spie­geln. Ein mo­ti­vie­ren­der In­for­ma­ti­k-Un­ter­richt be­rück­sich­tigt die In­ter­es­sen von Mäd­chen und Jun­gen in glei­cher Wei­se, um ge­schlechts­ste­reo­ty­pe Rol­len­bil­der ab­zu­bau­en. Pro­gram­mier­bei­spie­le und Übun­gen wer­den so ge­wählt, dass sie in glei­chem Ma­ße Mäd­chen und Jun­gen an­spre­chen. Bei der Pro­blem­lö­sung wer­den schü­ler­spe­zi­fi­sche Her­an­ge­hens­wei­sen be­rück­sich­tigt. Hier­bei kön­nen sich plan­vol­le und pro­bie­ren­de Vor­ge­hens­wei­sen sinn­voll er­gän­zen.

Pro­jekt­ar­ti­ges Ar­bei­ten
In Klas­se 10 nimmt ein Pro­gram­mier­pro­jekt ei­nen brei­ten Raum ein und 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; ins­be­son­de­re gilt der Ver­zicht auf ge­walt­dar­stel­len­de, be­lei­di­gen­de oder dis­kri­mi­nie­ren­de In­hal­te.


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