Kultusministerium Zentrum für Schulqualität und Lehrerbildung
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

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3.3.1.2 Da­ten­struk­tu­ren

Aus­ge­hend von Bei­spie­len aus dem All­tag ler­nen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler un­ter­schied­li­che An­sät­ze ken­nen, Da­ten mit­hil­fe von Ar­rays, Lis­ten, Bäu­men und Gra­phen sys­te­ma­tisch zu struk­tu­rie­ren. Je nach Co­die­rungs­form ei­ner Da­ten­struk­tur exis­tie­ren un­ter­schied­li­che Mög­lich­kei­ten, auf die­ser zu na­vi­gie­ren, Ele­men­te hin­zu­zu­fü­gen oder zu ent­fer­nen. Die­se Mög­lich­kei­ten wer­den dann von Al­go­rith­men auf Da­ten­struk­tu­ren zur Lö­sung kom­ple­xe­rer Pro­blem­stel­lun­gen ge­nutzt.

Abs­trak­te Da­ten­ty­pen (ADT) kap­seln ih­re in­ter­ne Da­ten­struk­tur und sind da­mit un­ab­hän­gig von ei­ner kon­kre­ten Im­ple­men­tie­rung. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen mit dem Stack ei­nen ADT ken­nen, der un­ter an­de­rem zur Auf­lö­sung von Re­kur­si­on und Rea­li­sie­rung von Un­ter­pro­gramm­auf­ru­fen An­wen­dung fin­det. Der ADT Queue eig­net sich ins­be­son­de­re, um All­tags­si­tua­tio­nen zu mo­del­lie­ren, in de­nen War­te­schlan­gen auf­tre­ten.

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen
(1)

zwei­di­men­sio­na­le Ar­rays in ih­rer Im­ple­men­tie­rung ver­wen­den
BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_P­K_02_09
, BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_IK_11-12-L­F_02_03_06
(2)

ein­fach ver­ket­te­te Lis­ten als Bei­spiel ei­ner li­nea­ren Struk­tur und Grund­ope­ra­tio­nen (zum Bei­spiel Ein­fü­gen, Lö­schen) im­ple­men­tie­ren
BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_P­K_02_09
, BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_IK_11-12-L­F_02_02_01
(3)

Bi­när­bäu­me als Bei­spiel ei­ner Baum­struk­tur im­ple­men­tie­ren
BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_IK_11-12-L­F_02_02_04
, BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_IK_11-12-L­F_02_02_03
, BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_P­K_02_09
(4)

Gra­phen in den Re­prä­sen­ta­ti­ons­for­men Ad­ja­zenz­ma­trix und Ad­ja­zenz­lis­te be­schrei­ben
BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_P­K_03_01
(5)

Be­grif­fe aus der Gra­phen­theo­rie (un­ter an­de­rem Kno­ten, Kan­ten, Kno­ten­grad, Kreis/Zy­klus) und Ei­gen­schaf­ten von Gra­phen (un­ter an­de­rem ge­rich­te­t/un­ge­rich­tet, ge­wich­te­t/un­ge­wich­tet, zy­klisch/a­zy­klisch) ver­wen­den
BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_IK_11-12-L­F_02_02_09
, BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_IK_11-12-L­F_02_02_10
(6)

er­läu­tern, dass Bäu­me spe­zi­el­le Gra­phen sind (Be­grif­fe: Wur­zel, in­ne­rer Kno­ten, Blatt)
BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_IK_11-12-L­F_02_02_09
, BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_P­K_03_02
, BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_IK_11-12-L­F_02_02_10
(7)

das Kon­zept des Abs­trak­ten Da­ten­typs (un­ter an­de­rem an­hand von Set) er­läu­tern
BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_P­K_03_02
, BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_IK_11-12-L­F_02_01_15
(8)

den Abs­trak­ten Da­ten­typ (ADT) Stack mit den Ope­ra­tio­nen is­Em­pty, push, pop und top be­schrei­ben (LI­FO-Prin­zip) und mit­hil­fe ei­ner ge­eig­ne­ten Da­ten­struk­tur im­ple­men­tie­ren
BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_IK_11-12-L­F_02_01_15
, BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_P­K_04_03
(9)

den Abs­trak­ten Da­ten­typ (ADT) Queue mit den Ope­ra­tio­nen is­Em­pty, en­queue, de­queue und front be­schrei­ben (FI­FO-Prin­zip) und mit­hil­fe ei­ner ge­eig­ne­ten Da­ten­struk­tur im­ple­men­tie­ren
BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_IK_11-12-L­F_02_01_15
, BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_P­K_04_03
(10)

Da­ten­struk­tu­ren zur Mo­del­lie­rung und Lö­sung aus­ge­wähl­ter An­wen­dungs­fäl­le (zum Bei­spiel Stra­ßen­netz, Geld­flüs­se, Freund­schafts­be­zie­hun­gen in so­zia­len Netz­wer­ken, Or­ga­ni­gramm, To-do-Lis­te, Klam­mer­aus­drü­cke, Ran­gier­bahn­hof) nut­zen
BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_P­K_04_02
(11)

ei­nen Al­go­rith­mus auf Gra­phen im­ple­men­tie­ren (un­ter Ver­wen­dung ge­eig­ne­ter Bi­blio­the­ken oder Frame­works)
BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_P­K_02
, BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_P­K_02_09
, BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_P­K_02_06
, BP2016B­W_ALL­G_GYM_IN­F_P­K_03_04
MB_08
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Umsetzungshilfen
Hinweis
Die Beispielcurricula, Synopsen und Kompetenzraster sind bei den inhaltsbezogenen Kompetenzen des jeweiligen Faches zu finden.