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

Operatoren

Anhänge zu Fachplänen

3.3.1.1 Bit­ebe­ne

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­wei­tern ih­re Kennt­nis­se über Co­die­run­gen von Zah­len und Tex­ten. Sie ler­nen nicht­gan­ze und vor­zei­chen­be­haf­te­te Zah­len­dar­stel­lun­gen ken­nen und re­flek­tie­ren die beim Rech­nen mit end­li­cher Stel­len­zahl bzw. ein­ge­schränk­tem Wer­te­be­reich auf­tre­ten­den Be­son­der­hei­ten.

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen wei­te­re auf un­ter­schied­li­chen An­sät­zen ba­sie­ren­de ver­lust­freie Kom­pres­si­ons­ver­fah­ren ken­nen. Sie re­flek­tie­ren die­se im Hin­blick auf ih­re Eig­nung für ver­schie­de­ne Ein­satz­sze­na­ri­en.

Mit Hash­funk­tio­nen ler­nen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ein Hilfs­mit­tel ken­nen, dass in vie­len Teil­be­rei­chen der In­for­ma­tik, un­ter an­de­rem Da­ten­bank­sys­te­men und Kryp­to­lo­gie, ein­ge­setzt wird.

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen
(1)

ne­ga­ti­ve Zah­len in ih­rer Ei­n­er­kom­ple­ment- und Zwei­er­kom­ple­ment­dar­stel­lung an­ge­ben und in­ter­pre­tie­ren

(2)

Ad­di­ti­on und Sub­trak­ti­on von Bi­n­är­zah­len in Zwei­er­kom­ple­ment­dar­stel­lung schrift­lich durch­füh­ren und das Er­geb­nis in­ter­pre­tie­ren

(3)

Ein­schrän­kun­gen beim Rech­nen mit end­li­cher Stel­len­zahl er­läu­tern (zum Bei­spiel Over­flow, Ge­nau­ig­keit)

(4)

die Fest­kom­ma­dar­stel­lung als Bei­spiel für ei­ne Co­die­rung nicht­gan­zer Zah­len er­läu­tern

(5)

am Bei­spiel von Text­co­die­run­gen Er­wei­te­rungs­mög­lich­kei­ten von Co­die­run­gen be­schrei­ben (zum Bei­spiel Bi­ter­wei­te­rung, Es­cape­zei­chen, Code­pages)

(6)

Merk­ma­le von Codes (un­ter an­de­rem Um­kehr­bar­keit, Prä­fix­frei­heit, fes­te/va­ria­ble Bit­län­ge) er­läu­tern

(7)

das Huff­man­ver­fah­ren als Bei­spiel für ein ver­lust­frei­es Da­ten­kom­pres­si­ons­ver­fah­ren er­läu­tern und die Co­die­rung durch Er­zeu­gung ei­nes Huffman­baums so­wie De­co­die­rung von Hand durch­füh­ren

(8)

das LZ­W-Ver­fah­ren als Bei­spiel für ein Wör­ter­buch­ver­fah­ren er­läu­tern und von Hand durch­füh­ren

(9)

das Kon­zept von Hash­funk­tio­nen und An­for­de­run­gen an die­se (un­ter an­de­rem Nicht­um­kehr­bar­keit, Ver­mei­dung von Kol­li­sio­nen) be­schrei­ben und die­ses an Bei­spie­len (zum Bei­spiel Fin­ger­print, In­te­gri­täts­prü­fung, ISB­N-Prüf­sum­me) er­läu­tern


Umsetzungshilfen
Hinweis
Die Beispielcurricula, Synopsen und Kompetenzraster sind bei den inhaltsbezogenen Kompetenzen des jeweiligen Faches zu finden.