Friedrich-Leopold-Woeste-Gymnasium
Gymnasium der Stadt Hemer
Schulprogramm Informatik Einführungsphase EF
Schulinterner Lehrplan für das Fach Informatik - Stufe EF (10)

Rechtliche Grundlage

Kernlehrplan des Landes Nordrhein-Westfalen für das Fach Informatik in der Gymnasialen Oberstufe


Die Reihe „Einführung in die Nutzung von Informatiksystemen und in grundlegende Begrifflichkeiten“ findet von Beginn des Schuljahres bis zum Betriebspraktikums der Einführungsphase statt.


Inhalte des ersten Halbjahres
Umfang
Kompetenzen
Konkretisierung

1. Thema: Einführung in die Nutzung von Informatiksystemen und in grundlegende Begrifflichkeiten

8
Stunden

Zentrale Kompetenzen

  • Argumentieren
  • Darstellen und Interpretieren
  • Kommunizieren und Kooperieren

Inhaltsfelder

  • Informatiksysteme
  • Informatik, Mensch und Gesellschaft

Inhaltliche Schwerpunkte

  • Einzelrechner
  • Dateisystem
  • Internet
  • Einsatz von Informatiksystemen

  • Allgemeine Einführung in das Fach Informatik
  • Darstellung von Daten in Rechnersystemen durch ASCII, Binär- und Hexadezimalzahlen
  • Grundlegender Aufbau eines Rechners anhand des EVA-Prinzips und der Von-Neumann-Architektur
  • Zusammenhänge von Datenkodierung, Datenübermittlung und Datenverarbeitung

2. Thema: Grundlagen der objektorientierten Analyse und Modellierung anhand von statischen Grafikszenen

21
Stunden

Zentrale Kompetenzen

  • Modellieren
  • Darstellen und Interpretieren
  • Kommunizieren und Kooperieren

Inhaltsfelder

  • Daten und ihre Strukturierung

Inhaltliche Schwerpunkte

  • Objekte und Klassen

  • Einführung der Konzepte Klasse, Objekt, Attribut, Methode und Datentyp mittels Objekt- und Klassenkarte
  • Modellierung von statischen Grafikszenen und lebensweltbezogenen Beispielen
    • Darstellung durch UML-Klassendiagramme (Entwurfs- und Implementationsdiagramme)
    • Einbeziehung von Beziehungen zwischen Objekten durch das Konzept Assoziationen mit Multiplizitäten (Komposition und Aggregation als Spezialfälle)
  • Implementierung der Klassen durch Erstellen eines Klassengerüstes anhand der Diagramme und Ergänzung von Sequenzen aus Methodenaufrufen mit der Stifte und Mäuse Bibliothek
    • Methodenaufrufe und Punktnotation; optional: Sequenzdiagramme
    • Parameter und Rückgabewerte
    • Anweisung und Zuweisung
    • Dokumentation mit JavaDoc
    • Initialisierung von Klassen durch Aufrufen des Konstruktors
    • Überladen von Methoden
    • statische Attribute (→ Konstanten)

3. Thema: Grundlagen objektorientierter Programmierung und algorithmischer Strukturen in Java anhand einfacher Simulationen

21
Stunden

Zentrale Kompetenzen

  • Argumentieren
  • Modellieren
  • Implementieren
  • Kommunizieren und Kooperieren

Inhaltsfelder

  • Daten und ihre Strukturierung
  • Algorithmen
  • Formale Sprachen und Automaten

Inhaltliche Schwerpunkte

  • Objekte und Klassen
  • Syntax und Semantik einer Programmiersprache
  • Analyse, Entwurf und Implementierung einfacher Algorithmen

Fortführung gelernter Konzepte der objektorientierten Modellierung und Programmierung mit Hilfe von Greenfoot und BlueJ:
  • Kontrollstrukturen
    • Verzweigung
    • Ausdrücke und Vergleichsoperatoren
    • zählergesteuerte Schleife
    • kopfgesteuerte Schleife
  • lokale Variablen
  • Darstellung und Implementierung einfacher Algorithmen
    • als Programmablaufplan
    • in Pseudocode
    • in Java-Quellcode
  • Einführung in die Vererbung anhand der Actor-Klasse in Greenfoot
  • Vertiefung der Konzeptes der Vererbung anhand eines oder zwei weiteren Projekte (Überschreiben, abstrakte Klasse), falls möglich in Kombination mit dem Konzept Rekursion
  • statische Methoden


Inhalte des zweiten Halbjahres
Umfang
Kompetenzen
Konkretisierung

4. Thema: Erstellung und Einsatz von grafischen Benutzerschnittstellen (GUI)

15
Stunden

Zentrale Kompetenzen

  • Modellieren
  • Darstellen und Interpretieren
  • Implementieren
  • Kommunizieren und Kooperieren

Inhaltsfelder

  • Formale Sprachen
  • Informatiksysteme
  • Einsatz von Informatiksystemen
  • Informatik, Mensch und Gesellschaft

Inhaltliche Schwerpunkte

  • Objekte und Klassen
  • Daten und ihre Strukturierung
  • Syntax und Semantik einer Programmiersprache

Erstellung von grafischen Benutzerschnittstellen mit Hilfe der Klassenbibliothek Stifte und Mäuse (SuM)
  • Einführung der UI-Komponenten
  • Event-Handling
  • Export eines Projektes in eine JAR-Datei
  • intensivere Nutzung der Klasse String

Die Anwendungsfälle entstammen dem Bereich der Textmanipulation:

  • Zählen von Buchstaben/Wörtern
  • Cäsar-Verschlüsselung

5. Thema: Such- und Sortieralgorithmen anhand kontextbezogener Beispiele

24
Stunden

Zentrale Kompetenzen

  • Argumentieren
  • Modellieren
  • Darstellen und Interpretieren
  • Kommunizieren und Kooperieren

Inhaltsfelder

  • Algorithmen
  • Daten und ihre Strukturierung
  • Syntax und Semantik einer Programmiersprache

Inhaltliche Schwerpunkte:

  • Datenstruktur Array
  • Kontrollstrukturen
  • Algorithmen zum Suchen und Sortieren
  • Analyse, Entwurf und Implementierung einfacher Algorithmen

Vorbereitende Einführung der Datenstruktur Array:
  • einfache eindimensionale Arrays
    • Ganzzahlen-Arrays (int[])
    • Zeichen-Arrays (char[]) und ihr Bezug zu Zeichenketten (Klasse String)
    • Einlesen von Dateien in String-Arrays
  • Durchlaufen von Arrays mithilfe einer zählergesteuerten Schleife
  • Suche von besonderen Elementen als vorbereitende Übung (größtes Element, kleinstes Element, Anzahl von Elementen mit bestimmten Kriterien)
Enaktive Erarbeitung von Such- und Sortiervorgängen:
  • Selectionsort
  • Bubblesort
  • Insertionsort
  • Quicksort (optional)
Laufzeitanalysen:
  • Durchführung einer nicht-formalen Aufwandsanalyse durch Zählen der Vergleiche.
  • Binäre Suche auf sortierten Daten

Implementierungen:

  • Sortieralgorithmen: Bubblesort und Selectionsort
  • Suche: Linear und Binär
  • Optional: Quicksort

6. Thema: Geschichte der digitalen Datenverarbeitung und die Grundlagen des Datenschutzes

15
Stunden

Zentrale Kompetenzen

  • Argumentieren
  • Darstellen und Interpretieren
  • Kommunizieren und Kooperieren

Inhaltsfelder

  • Informatik, Mensch und Gesellschaft
  • Informatiksysteme

Inhaltliche Schwerpunkte

  • Wirkungen der Automatisierung
  • Geschichte der automatischen Datenverarbeitung
  • Digitalisierung

Selbständige Erarbeitung der folgenden Themen:
  • Geschichte der Digitalisierung
    (Vom Morsecode zum modernen Computer)
  • Kryptographie
    (Caesar, Enigma etc.)
  • Darstellung von Zahlen
    (Stellenwertsysteme)
  • Kodierung von Texten, Farben etc.
    (ASCII, RGB etc.)
  • Datenschutz in Zeiten der Digitalisierung
    (Verschlüsselung im Netz, NSA etc.)



Autorisation: Fachkonferenz Informatik
Letzte Änderung: 29.11.2017
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