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Lehrplan

Gymnasium

Informatik

Informatik

2022

 

Impressum

Der Lehrplan Informatik für das Gymnasium tritt 

für die Klassenstufe 7                         am 1. August 2022
für die Klassenstufe 8                         am 1. August 2023
für die Klassenstufe 9                         am 1. August 2024
für die Klassenstufe 10                       am 1. August 2025
für die Jahrgangsstufe 11                   am 1. August 2026
für die Jahrgangsstufe 12                   am 1. August 2027

in Kraft.

Für das Inkrafttreten an den M.IT.-Gymnasien und den sächsischen Gymnasien mit vertiefter mathematisch-naturwissenschaftlicher Ausbildung gelten gesonderte Regelungen. 

 

Landesamt für Schule und Bildung
Standort Radebeul
Dresdner Straße 78 c
01445 Radebeul
https://www.lasub.smk.sachsen.de/

 

Herausgeber:
Sächsisches Staatsministerium für Kultus
Carolaplatz 1
01097 Dresden
http://www.smk.sachsen.de/

Teil Grundlagen

Aufbau und Verbindlichkeit der Lehrpläne

Grundstruktur

Im Teil Grundlagen enthält der Lehrplan Ziele und Aufgaben des Gymnasiums, Aussagen zum fächerverbindenden Unterricht sowie zur Entwicklung von Lernkompetenz.

Im fachspezifischen Teil werden für das Fach die allgemeinen fachlichen Ziele ausgewiesen, die für eine Klassen- bzw. Jahrgangsstufe oder für mehrere Klassen- bzw. Jahrgangsstufen als spezielle fachliche Ziele differenziert beschrieben sind und dabei die Prozess- und Ergebnisorientierung sowie die Progression des schulischen Lernens ausweisen.

Lernbereiche, Zeitrichtwerte

In jeder Klassenstufe sind Lernbereiche mit Pflichtcharakter im Umfang von 25 Wochen verbindlich festgeschrieben. In der Jahrgangsstufe 11 sind 26 Wochen verbindlich festgelegt, in der Jahrgangsstufe 12 sind es 22 Wochen. Zusätzlich kann in jeder Klassen- bzw. Jahrgangsstufe ein Lernbereich mit Wahlcharakter im Umfang von zwei Wochen bearbeitet werden.

Entscheidungen über eine zweckmäßige zeitliche Reihenfolge der Lernbereiche innerhalb einer Klassenstufe bzw. zu Schwerpunkten innerhalb eines Lernbereiches liegen in der Verantwortung des Lehrers. Zeitrichtwerte können, soweit das Erreichen der Ziele gewährleistet ist, variiert werden.

tabellarische Darstellung der Lernbereiche

Die Gestaltung der Lernbereiche erfolgt in tabellarischer Darstellungsweise.

Bezeichnung des Lernbereiches Zeitrichtwert

Lernziele und Lerninhalte

Bemerkungen

Verbindlichkeit der Lernziele und Lerninhalte

Lernziele und Lerninhalte sind verbindlich. Sie kennzeichnen grundlegende Anforderungen in den Bereichen Wissenserwerb, Kompetenzentwicklung und Werteorientierung.

Im Sinne der Vergleichbarkeit von Lernprozessen erfolgt die Beschreibung der Lernziele in der Regel unter Verwendung einheitlicher Begriffe. Diese verdeutlichen bei zunehmendem Umfang und steigender Komplexität der Lernanforderungen didaktische Schwerpunktsetzungen für die unterrichtliche Erarbeitung der Lerninhalte.

Bemerkungen

Bemerkungen haben Empfehlungscharakter. Gegenstand der Bemerkungen sind inhaltliche Erläuterungen, Hinweise auf geeignete Lehr- und Lernmethoden und Beispiele für Möglichkeiten einer differenzierten Förderung der Schüler. Sie umfassen Bezüge zu Lernzielen und Lerninhalten des gleichen Faches, zu anderen Fächern und zu den überfachlichen Bildungs- und Erziehungszielen des Gymnasiums.

Verweisdarstellungen

Verweise auf Lernbereiche des gleichen Faches und anderer Fächer sowie auf überfachliche Ziele werden mit Hilfe folgender grafischer Elemente veranschaulicht:

➔ LB 2

Verweis auf Lernbereich des gleichen Faches der gleichen Klassenstufe

 

➔ Kl. 7, LB 2

Verweis auf Lernbereich des gleichen Faches einer anderen Klassenstufe

 

➔ MU, Kl. 7, LB 2

Verweis auf Klassenstufe, Lernbereich eines anderen Faches

 

⇒ Lernkompetenz

Verweise auf ein überfachliches Bildungs- und Erziehungsziel des Gymnasiums (s. Ziele und Aufgaben des Gymnasiums)

 
Wahlpflichtbereich

Im Wahlpflichtbereich wählt der Schüler entweder ein schulspezifisches Profil (Lehrplan Schulspezifisches Profil) oder eine dritte Fremdsprache.

Beschreibung der Lernziele

Einblick gewinnen

Begegnung mit einem Gegenstandsbereich/Wirklichkeitsbereich oder mit Lern- und Arbeitstechniken oder Fachmethoden als grundlegende Orientierung, ohne tiefere Reflexion

Kennen

über Kenntnisse und Erfahrungen zu Sachverhalten und Zusammenhängen, zu Lern- und Arbeitstechniken oder Fachmethoden sowie zu typischen Anwendungsmustern aus einem begrenzten Gebiet im gelernten Kontext verfügen

Übertragen

Kenntnisse und Erfahrungen zu Sachverhalten und Zusammenhängen, im Umgang mit Lern- und Arbeitstechniken oder Fachmethoden in vergleichbaren Kontexten verwenden

Beherrschen

Handlungs- und Verfahrensweisen routinemäßig gebrauchen

Anwenden

Kenntnisse und Erfahrungen zu Sachverhalten und Zusammenhängen, im Umgang mit Lern- und Arbeitstechniken oder Fachmethoden durch Abstraktion
und Transfer in unbekannten Kontexten verwenden

Beurteilen/Sich positionieren

begründete Sach- und/oder Werturteile entwickeln und darstellen, Sach und/ oder Wertvorstellungen in Toleranz gegenüber anderen annehmen oder ablehnen, vertreten, kritisch reflektieren und ggf. revidieren

Gestalten/Problemlösen

Handlungen/Aufgaben auf der Grundlage von Wissen zu komplexen Sachverhalten und Zusammenhängen, Lern- und Arbeitstechniken, geeigneten Fachmethoden sowie begründeten Sach- und/oder Werturteilen selbstständig planen, durchführen, kontrollieren sowie zu neuen Deutungen und Folgerungen gelangen

Abkürzungen

In den Lehrplänen des Gymnasiums werden folgende Abkürzungen verwendet:

GS Grundschule
OS Oberschule
GY Gymnasium
FS Fremdsprache
Kl. Klassenstufe/n
LB Lernbereich
LBW Lernbereich mit Wahlcharakter
Gk Grundkurs
Lk Leistungskurs
SE Schülerexperiment
Ustd. Unterrichtsstunden
AST Astronomie
BIO Biologie
CH Chemie
CHI Chinesisch
DaZ Deutsch als Zweitsprache
DE Deutsch
EN Englisch
ETH Ethik
FR Französisch
G/R/W Gemeinschaftskunde/Rechtserziehung/Wirtschaft
GEO Geographie
GE Geschichte
GR Griechisch
INF Informatik
ITA Italienisch
KU Kunst
LA Latein
MA Mathematik
MU Musik
PHI Philosophie
PH Physik
POL Polnisch
P Schulspezifisches Profil
RE/e Evangelische Religion
RE/j Jüdische Religion
RE/k Katholische Religion
RU Russisch
SOR Sorbisch
SPA Spanisch
SPO Sport
TC Technik/Computer
TSC Tschechisch

Die Bezeichnungen Schüler und Lehrer werden im Lehrplan allgemein für Schülerinnen und Schüler bzw. Lehrerinnen und Lehrer gebraucht.

Ziele und Aufgaben des Gymnasiums

Bildungs- und Erziehungsauftrag

Das Gymnasium ist eine eigenständige Schulart. Es vermittelt Schülern mit entsprechenden Begabungen und Bildungsabsichten eine vertiefte allgemeine Bildung, die für ein Hochschulstudium vorausgesetzt wird; es schafft auch Voraussetzungen für eine berufliche Ausbildung außerhalb der Hochschule. Der achtjährige Bildungsgang am Gymnasium ist wissenschaftspropädeutisch angelegt und führt nach zentralen Prüfungen zur allgemeinen Hochschulreife. Der Abiturient verfügt über die für ein Hochschulstudium notwendige Studierfähigkeit. Die Entwicklung und Stärkung der Persönlichkeit sowie die Möglichkeit zur Gestaltung des eigenen Lebens in sozialer Verantwortung und die Befähigung zur Mitwirkung in der demokratischen Gesellschaft gehören zum Auftrag des Gymnasiums.

Den individuellen Fähigkeiten und Neigungen der Schüler wird unter anderem durch die Möglichkeit zur eigenen Schwerpunktsetzung entsprochen. Schüler entscheiden sich zwischen verschiedenen schulspezifischen Profilen oder der 3. Fremdsprache, treffen die Wahl der Leistungskurse und legen ihre Wahlpflicht- sowie Wahlkurse fest.

Bildungs- und Erziehungsziele

Vertiefte Allgemeinbildung, Wissenschaftspropädeutik und allgemeine Studierfähigkeit sind Ziele des Gymnasiums.

Das Gymnasium bereitet junge Menschen darauf vor, selbstbestimmt zu leben, sich selbst zu verwirklichen und in sozialer Verantwortung zu handeln. Im Bildungs- und Erziehungsprozess des Gymnasiums sind

der Erwerb intelligenten und anwendungsfähigen Wissens,

die Entwicklung von Lern-, Methoden- und Sozialkompetenz und

die Werteorientierung

in allen fachlichen und überfachlichen Zielen miteinander zu verknüpfen.

Die überfachlichen Ziele beschreiben darüber hinaus Intentionen, die auf die Persönlichkeitsentwicklung der Schüler gerichtet sind und in jedem Fach konkretisiert und umgesetzt werden müssen.

Eine besondere Bedeutung kommt der politischen Bildung als aktivem Beitrag zur Entwicklung der Mündigkeit junger Menschen und zur Stärkung der Zivilgesellschaft zu. Im Vordergrund stehen dabei die Fähigkeit und Bereitschaft, sich vor dem Hintergrund demokratischer Handlungsoptionen aktiv in die freiheitliche Demokratie einzubringen.

Als ein übergeordnetes Bildungs- und Erziehungsziel des Gymnasiums ist politische Bildung im Sächsischen Schulgesetz verankert und muss in allen Fächern angemessen Beachtung finden. Zudem ist sie integrativ insbesondere in den überfachlichen Zielen Werteorientierung, Bildung für nachhaltige Entwicklung, Reflexions- und Diskursfähigkeit sowie Verantwortungsbereitschaft enthalten.

Ausgehend vom Abschlussniveau der Grundschule werden überfachliche Ziele formuliert, die in allen Fächern zu realisieren sind.

Die Schüler eignen sich systematisch intelligentes Wissen an, das von ihnen in unterschiedlichen Zusammenhängen genutzt und zunehmend selbstständig angewendet werden kann. [Wissen]

Sie entwickeln Kommunikations- und Teamfähigkeit. Sie lernen, sich adressaten-, situations- und wirkungsbezogen zu verständigen und erkennen, dass Kooperation für die Problemlösung zweckdienlich ist. [Kommunikationsfähigkeit]

 Sie erwerben Wissen über die Gültigkeitsbedingungen spezifischer Erkenntnismethoden und lernen, dass Erkenntnisse von den eingesetzten Methoden abhängig sind. Dabei entwickeln sie ein differenziertes Weltverständnis. [Methodenbewusstsein]

Die Schüler erwerben Lernstrategien, die selbstorganisiertes und selbstverantwortetes Lernen unterstützen und auf lebenslanges Lernen vorbereiten. [Lernkompetenz]

Sie entwickeln die Fähigkeit, effizient mit Zeit und Ressourcen umzugehen, sie lernen, Arbeitsabläufe zweckmäßig zu planen und zu gestalten sowie geistige und manuelle Operationen zu automatisieren. [Arbeitsorganisation]

Sie erwerben Problemlösestrategien. Sie lernen, planvoll zu beobachten und zu beschreiben, zu analysieren, zu ordnen und zu synthetisieren. Sie entwickeln die Fähigkeit, problembezogen deduktiv oder induktiv vorzugehen, Hypothesen zu bilden sowie zu überprüfen und gewonnene Erkenntnisse zu transferieren. Sie lernen in Alternativen zu denken, Phantasie und Kreativität zu entwickeln und zugleich Lösungen auf ihre Machbarkeit zu überprüfen. [Problemlösestrategien]

Die Schüler lernen, Informationen zu gewinnen, einzuordnen und zu nutzen, um ihr Wissen zu erweitern, neu zu strukturieren und anzuwenden. Sie entwickeln Fähigkeiten, moderne Informations- und Kommunikationstechnologien sicher, sachgerecht, situativ-zweckmäßig und verantwortungsbewusst zu nutzen. Sie kennen deren Funktionsweisen und nutzen diese zur kreativen Lösung von Problemen. [informatische Bildung]

Sie erweitern und vertiefen ihre Kenntnisse über Medien sowie deren Funktions-, Gestaltungs- und Wirkungsweisen. Sie lernen Medien selbstständig für das eigene Lernen zu nutzen und mediengeprägte Probleme zu erfassen, zu analysieren und ihre medienkritischen Reflexionen zu verstärken. [Medienbildung]

Sie üben sich im interdisziplinären Arbeiten, bereiten sich auf den Umgang mit vielschichtigen und vielgestaltigen Problemen und Themen vor und lernen, mit Phänomenen mehrperspektivisch umzugehen. [Interdisziplinarität, Mehrperspektivität]

Die Schüler entwickeln die Fähigkeit zu Empathie und Perspektivwechsel und lernen, sich für die Rechte und Bedürfnisse anderer einzusetzen. Sie lernen unterschiedliche Positionen und Wertvorstellungen kennen und setzen sich mit ihnen auseinander, um sowohl eigene Positionen einzunehmen als auch anderen gegenüber Toleranz zu entwickeln. Sie entwickeln interkulturelle Kompetenz, um offen zu sein, sich mit anderen zu verständigen und angemessen zu handeln. [Empathie und Perspektivwechsel]

Die Schüler entwickeln eigene Wertvorstellungen auf der Grundlage der freiheitlichen demokratischen Grundordnung, indem sie Werte im schulischen Alltag erleben, kritisch reflektieren und diskutieren. Dazu gehören insbesondere Erfahrungen der Toleranz, der Akzeptanz, der Anerkennung und der Wertschätzung im Umgang mit Vielfalt sowie Respekt vor dem Leben, dem Menschen und vor zukünftigen Generationen. Sie entwickeln die Fähigkeit und Bereitschaft, sich vor dem Hintergrund demokratischer Handlungsoptionen aktiv in die freiheitliche Demokratie einzubringen. [Werteorientierung]

Die Schüler setzen sich, ausgehend von den eigenen Lebensweltbezügen, einschließlich ihrer Erfahrungen mit der Vielfalt und Einzigartigkeit der Natur, mit lokalen, regionalen und globalen Entwicklungen auseinander. Sie lernen, Auswirkungen von Entscheidungen auf das Leben der Menschen, die Umwelt und die Wirtschaft zu bewerten. Sie setzen sich bewusst für eine ökologisch, sozial und ökonomisch nachhaltige Entwicklung ein und wirken gestaltend daran mit. Dabei kennen und nutzen sie Partizipationsmöglichkeiten. [Bildung für nachhaltige Entwicklung]

Sie entwickeln vertiefte Reflexions- und Diskursfähigkeit, um ihr Leben selbstbestimmt und verantwortlich zu führen. Sie lernen, Positionen, Lösungen und Lösungswege kritisch zu hinterfragen. Sie erwerben die Fähigkeit, differenziert Stellung zu beziehen und die eigene Meinung sachgerecht zu begründen. Sie eignen sich die Fähigkeit an, komplexe Sachverhalte unter Verwendung der entsprechenden Fachsprache sowohl mündlich als auch schriftlich stringent darzulegen. [Reflexions- und Diskursfähigkeit]

Sie entwickeln eine persönliche Motivation für die Übernahme von Verantwortung in Schule und Gesellschaft. [Verantwortungsbereitschaft]

Gestaltung des Bildungs- und Erziehungsprozesses

Der Bildungs- und Erziehungsprozess ist individuell und gesellschaftsbezogen zugleich. Die Schule als sozialer Erfahrungsraum muss den Schülern Gelegenheit geben, den Anspruch auf Selbstständigkeit, Selbstverantwortung und Selbstbestimmung einzulösen und Mitverantwortung bei der gemeinsamen Gestaltung schulischer Prozesse zu tragen.

Die Unterrichtsgestaltung wird von einer veränderten Schul- und Lernkultur geprägt. Der Lernende wird in seiner Individualität angenommen, indem seine Leistungsvoraussetzungen, seine Erfahrungen und seine speziellen Interessen und Neigungen berücksichtigt werden. Dazu ist ein Unterrichtsstil notwendig, der beim Schüler Neugier weckt, ihn zu Kreativität anregt und Selbsttätigkeit und Selbstverantwortung verlangt. Das Gymnasium bietet den Bewegungsaktivitäten der Schüler entsprechenden Raum und ermöglicht das Lernen mit allen Sinnen. Durch unterschiedliche Formen der Binnendifferenzierung wird fachliches und soziales Lernen optimal gefördert. Ein vielfältiger Einsatz von traditionellen und digitalen Medien befähigt die Schüler, diese kritisch für das selbstständige Lernen zu nutzen.

Der altersgemäße Unterricht im Gymnasium geht von der kontinuierlichen Zunahme der Selbsttätigkeit der Schüler aus, ihren erweiterten Erfahrungen und dem wachsenden Abstraktionsvermögen. Die Schüler werden zunehmend an der Unterrichtsgestaltung beteiligt und übernehmen für die zielgerichtete Planung und Realisierung von Lernprozessen Mitverantwortung. Das verlangt von allen Beteiligten Engagement, Gemeinschaftsgeist und Verständnis für andere Positionen.

In den Klassenstufen 5 und 6 werden aus der Grundschule vertraute Formen des Unterrichts aufgenommen und erweitert. Der Unterricht ist kindgerecht, lebensweltorientiert und anschaulich. Durch entsprechende Angebote unterstützt die Schule die Kinder bei der Suche nach ihren speziellen Stärken, die ebenso gefördert werden wie der Abbau von Schwächen. Sie lernen zunehmend selbstständig zu arbeiten.

Die Selbsttätigkeit der Schüler intensiviert sich in den Klassenstufen 7 bis 10. Sie übernehmen zunehmend Verantwortung für die Gestaltung des eigenen Lernens. Der Unterricht knüpft an die Erfahrungs- und Lebenswelt der Jugendlichen an und komplexere Themen und Probleme werden zum Unterrichtsgegenstand.

Der Eintritt in die gymnasiale Oberstufe ist durch das Kurssystem nicht nur mit einer veränderten Organisationsform verbunden, sondern auch mit anderen, die Selbstständigkeit der Schüler fördernden Arbeitsformen. Der systematische Einsatz von traditionellen und digitalen Medien fördert das selbstgesteuerte, problemorientierte und kooperative Lernen. Unterricht bleibt zwar lehrergesteuert, doch im Mittelpunkt steht die Eigenaktivität der jungen Erwachsenen bei der Gestaltung des Lernprozesses. In der gymnasialen Oberstufe lernen die Schüler Problemlöseprozesse eigenständig zu organisieren sowie die Ergebnisse eines Arbeitsprozesses strukturiert und in angemessener Form zu präsentieren. Ausdruck dieser hohen Stufe der Selbstständigkeit kann u. a. die Anfertigung einer besonderen Lernleistung (BELL) sein.

Eine von Kooperation und gegenseitigem Verständnis geprägte Lernatmosphäre an der Schule, in der die Lehrer Vertrauen in die Leistungsfähigkeit ihrer Schüler haben, trägt nicht nur zur besseren Problemlösung im Unterricht bei, sondern fördert zugleich soziale Lernfähigkeit.

Unterricht am Gymnasium muss sich noch stärker um eine Sicht bemühen, die über das Einzelfach hinausgeht. Die Lebenswelt ist in ihrer Komplexität nur begrenzt aus der Perspektive des Einzelfaches zu erfassen. Fachübergreifendes und fächerverbindendes Lernen trägt dazu bei, andere Perspektiven einzunehmen, Bekanntes und Neuartiges in Beziehung zu setzen und nach möglichen gemeinsamen Lösungen zu suchen.

In der Schule lernen und leben die Schüler gleichberechtigt miteinander. Der Schüler wird mit seinen individuellen Fähigkeiten, Eigenschaften, Wertvorstellungen und seinem Lebens- und Erfahrungshintergrund respektiert. In gleicher Weise respektiert er seine Mitschüler. Unterschiedliche Positionen bzw. Werturteile können geäußert werden und sie werden auf der Basis der demokratischen Grundordnung zur Diskussion gestellt.

Wesentliche Kriterien eines guten Schulklimas am Gymnasium sind Transparenz der Entscheidungen, Gerechtigkeit und Toleranz sowie Achtung und Verlässlichkeit im Umgang aller an Schule Beteiligten. Wichtigste Partner sind die Eltern, die kontinuierlich den schulischen Erziehungsprozess begleiten und aktiv am Schulleben partizipieren sollen sowie nach Möglichkeit Ressourcen und Kompetenzen zur Verfügung stellen.

Die Schüler sollen dazu angeregt werden, sich über den Unterricht hinaus zu engagieren. Das Gymnasium bietet dazu genügend Betätigungsfelder, die von der Arbeit in den Mitwirkungsgremien bis hin zu kulturellen und gemeinschaftlichen Aufgaben reichen.

Das Gymnasium öffnet sich stärker gegenüber seinem gesellschaftlichen Umfeld und bezieht Einrichtungen wie Universitäten, Unternehmen, soziale und kommunale Institutionen in die Bildungs- und Erziehungsarbeit ein. Kontakte zu Kirchen, Organisationen und Vereinen geben neue Impulse für die schulische Arbeit. Besondere Lernorte entstehen, wenn Schüler nachbarschaftliche bzw. soziale Dienste leisten. Dadurch werden individuelles und soziales Engagement bzw. Verantwortung für sich selbst und für die Gemeinschaft verbunden.

Schulinterne Evaluation muss zu einem selbstverständlichen Bestandteil der Arbeitskultur der Schule werden. Für den untersuchten Bereich werden Planungen bestätigt, modifiziert oder verworfen. Die Evaluation unterstützt die Kommunikation und die Partizipation der Betroffenen bei der Gestaltung von Schule und Unterricht.

Jedes Gymnasium ist aufgefordert, unter Einbeziehung aller am Schulleben Beteiligten ein gemeinsames Verständnis von guter Schule als konsensfähiger Vision aller Beteiligten zu erarbeiten. Dazu werden pädagogische Leitbilder der künftigen Schule entworfen und im Schulprogramm konkretisiert.

Ganztägige Bildung und Erziehung bietet vielfältige Möglichkeiten, auf Kinder und Jugendliche und deren Interessen und Begabungen individuell einzugehen und die Persönlichkeitsentwicklung zu fördern. Jedes Gymnasium sollte eigenverantwortlich und gemeinsam mit außerschulischen Partnern ein schulspezifisches Ganztagskonzept als Teil des Schulprogrammes entwickeln.

Die Inhalte der Ganztagsangebote begründen sich in den schulspezifischen Schwerpunkten und Zielen und tragen zur Profilierung der Schule bei. Sie können unterrichtsergänzende leistungsdifferenzierte Bildungsangebote, freizeitpädagogische Angebote und offene Angebote im Rahmen der Schulklubarbeit umfassen. Gerade im sportlichen und musisch-künstlerischen Bereich können pädagogisch wertvolle unterrichtsergänzende Angebote in Kooperation mit regionalen Verbänden und Vereinen einen wichtigen Beitrag zur ganzheitlichen Bildung leisten. Die Angebote sollten schülerorientiert und bedarfsgerecht gestaltet werden. Sie berücksichtigen die Heterogenität der Schüler.

Fächerverbindender Unterricht

 

Während fachübergreifendes Arbeiten durchgängiges Unterrichtsprinzip ist, setzt fächerverbindender Unterricht ein Thema voraus, das von einzelnen Fächern nicht oder nur teilweise erfasst werden kann.

Das Thema wird unter Anwendung von Fragestellungen und Verfahrensweisen verschiedener Fächer bearbeitet. Bezugspunkte für die Themenfindung sind Perspektiven und thematische Bereiche. Perspektiven beinhalten Grundfragen und Grundkonstanten des menschlichen Lebens:

Perspektiven

Raum und Zeit
Sprache und Denken
Individualität und Sozialität
Natur und Kultur

thematische Bereiche

Die thematischen Bereiche umfassen:

Verkehr
Medien
Kommunikation
Kunst
Verhältnis der Generationen
Gerechtigkeit
Eine Welt

Arbeit
Beruf
Gesundheit
Umwelt
Wirtschaft
Technik

Politische Bildung, Medienbildung und Digitalisierung sowie Bildung für nachhaltige Entwicklung sind besonders geeignet für den fächerverbindenden Unterricht.

Konzeption

Jede Schule kann zur Realisierung des fächerverbindenden Unterrichts eine Konzeption entwickeln. Ausgangspunkt dafür können folgende Überlegungen sein:

  1. Man geht von Vorstellungen zu einem Thema aus. Über die Einordnung in einen thematischen Bereich und eine Perspektive wird das konkrete Thema festgelegt.
  2. Man geht von einem thematischen Bereich aus, ordnet ihn in eine Perspektive ein und leitet daraus das Thema ab.
  3. Man entscheidet sich für eine Perspektive, wählt dann einen thematischen Bereich und kommt schließlich zum Thema.

Nach diesen Festlegungen werden Ziele, Inhalte und geeignete Organisationsformen bestimmt.

Lernen lernen

Lernkompetenz

Die Entwicklung von Lernkompetenz zielt darauf, das Lernen zu lernen. Unter Lernkompetenz wird die Fähigkeit verstanden, selbstständig Lernvorgänge zu planen, zu strukturieren, durchzuführen, zu überwachen, ggf. zu korrigieren und abschließend auszuwerten. Zur Lernkompetenz gehören als motivationale Komponente das eigene Interesse am Lernen und die Fähigkeit, das eigene Lernen zu steuern.

Strategien

Im Mittelpunkt der Entwicklung von Lernkompetenz stehen Lernstrategien. Diese umfassen:

  • Basisstrategien, welche vorrangig dem Erwerb, dem Verstehen, der Festigung, der Überprüfung und dem Abruf von Wissen dienen
  • Regulationsstrategien, die zur Selbstreflexion und Selbststeuerung hinsichtlich des eigenen Lernprozesses befähigen
  • Stützstrategien, die ein gutes Lernklima sowie die Entwicklung von Mo-tivation und Konzentration fördern
Techniken

Um diese genannten Strategien einsetzen zu können, müssen die Schüler konkrete Lern- und Arbeitstechniken erwerben. Diese sind:

  • Techniken der Beschaffung, Überprüfung, Verarbeitung und Aufbereitung von Informationen (z. B. Lese-, Schreib-, Mnemo-, Recherche-, Strukturierungs-, Visualisierungs- und Präsentationstechniken)
  • Techniken der Arbeits-, Zeit- und Lernregulation (z. B. Arbeitsplatzgestaltung, Hausaufgabenmanagement, Arbeits- und Prüfungsvorbereitung, Selbstkontrolle)
  • Motivations- und Konzentrationstechniken (z. B. Selbstmotivation, Entspannung, Prüfung und Stärkung des Konzentrationsvermögens)
  • Kooperations- und Kommunikationstechniken (z. B. Gesprächstechniken, Arbeit in verschiedenen Sozialformen)
Ziel

Ziel der Entwicklung von Lernkompetenz ist es, dass Schüler ihre eigenen Lernvoraussetzungen realistisch einschätzen können und in der Lage sind, individuell geeignete Techniken und Medien situationsgerecht zu nutzen und für das selbstbestimmte Lernen einzusetzen.

Konzeption

Schulen entwickeln eigenverantwortlich eine Konzeption zur Lernkompetenzförderung und realisieren diese in Schulorganisation und Unterricht.

Für eine nachhaltige Wirksamkeit muss der Lernprozess selbst zum Un-terrichtsgegenstand werden. Gebunden an Fachinhalte sollte ein Teil der Unterrichtszeit dem Lernen des Lernens gewidmet sein. Die Lehrpläne bieten dazu Ansatzpunkte und Anregungen.

Teil Fachlehrplan Informatik

Ziele und Aufgaben des Faches Informatik

Beitrag zur allgemeinen Bildung

Zur Bewältigung zukünftiger Lebensaufgaben in einer modernen und von der Digitalisierung geprägten Wissens- und Informationsgesellschaft benötigen die Schüler fachwissenschaftlich fundiertes, anwendungsbereites Wissen für ein grundlegendes Verständnis von Informatiksystemen, für den Umgang mit Modellen, Informationen und Daten sowie für die Nutzung und Beherr­schung moderner Informations- und Kommunikationstechnologien.  Anwendbares Wissen versetzt die Schüler in die Lage, mit der  Gestaltung von Informatiksystemen einen aktiven und eigenständigen Beitrag zur Digitalisierung unserer Gesellschaft zu leisten. Dabei spielt der Fachunterricht Informatik als Kernstück informatischer Bildung eine zentrale  Rolle im Prozess informatischer Bildung am Gymnasium. 

Der Umgang mit Daten und Informationen und deren Verarbeitung durch­dringt alle Bereiche unserer Gesellschaft. Die Schüler entwickeln ein Verständnis für dafür be­nötigte Technologien und können diese bewusst nutzen. Es gilt, Strukturen zu abstrahieren, Modelle zu bilden, diese zu bewerten, anzuwenden so­wie Lösungsverfahren zuzuordnen. Insbesondere sind die Schüler in den einzelnen Klassen- bzw. Jahrgangsstufen zunehmend selbstständig in der Lage, Problemlöseprozesse zu gestalten sowie im Team mit Hilfe digitaler Möglichkeiten kreativ und fantasievoll zu arbeiten.

Über die Beschäftigung mit grundlegenden informatischen Modellen, Methoden und Sichtweisen fördert der Informatikunterricht die Ausprägung von Lern-,  Methoden- und Sozialkompetenzen. Die Schüler werden sukzessiv befähigt, Infor­mationen gezielt zu gewinnen, einzuordnen und zu nutzen, um ihr Wissen zu erweitern, neu zu strukturieren und anzuwenden. Sie setzen Informatiksysteme zielgerichtet bei der Lösung von Problemen in anderen Fächern und im außerschulischen Bereich ein. Aufbauend auf dem Verständnis der zugrundliegenden informatischen Konzepte können sie sich zunehmend selbstständig andere Anwendersysteme erschließen. Damit leistet das Fach Informatik einen wichtigen Beitrag zur Medienbildung der Schüler.

Die Schüler entwickeln und erweitern kategoriales und vernetztes Den­ken, kritisches Hinterfragen und eine sachbezogene Urteilsfähigkeit. Sie vervollkommnen zunehmend ihre individuellen Wert- und Normvorstel­lungen als Orientierungs- und Handlungsgrundlage in einer digital geprägten Lebens- und Arbeitswelt.

Durch die Auseinandersetzung mit gesellschaftlichen, politischen, rechtlichen, technischen, ökonomischen und ökologischen Sachverhalten fördert das Fach Informatik das Interesse der Schüler für Politik und schafft bei ihnen ein Bewusstsein für lokale, regionale und globale Herausforderungen. Lösungsansätze müssen eine nachhaltige Entwicklung ermöglichen und damit zu zukunftsfähigem Denken und Handeln anregen. Hierbei kommt der Bildung für nachhaltige Entwicklung eine Schlüsselrolle zu.  

Der Informatikunterricht in der gymnasialen Oberstufe leistet mit dem Erwerb eines systematischen, zeitbeständigen und wissenschaftspropädeutischen Wissens einen spezifischen Beitrag zur vertieften Allgemeinbildung.

allgemeine fachliche Ziele

Aus dem Beitrag des Faches Informatik zur Allgemeinbildung ergeben sich folgende allgemeine fachlichen Ziele des Informatikunterrichts:

Modellieren und Implementieren

Die Schüler analysieren und erläutern vorgegebene informatische Modelle. Zu kontextbezogenen Problemstellungen entwickeln sie informatische Modelle, implementieren diese mit geeigneten Werkzeugen, testen, bewerten und überarbeiten ihre Lösung unter Berücksichtigung von Effizienz, Allgemeinheit und Wiederverwendbarkeit. Bei der Modellbildung, die für die Analyse und Konstruktion zunehmend komplexerer Informatiksysteme eine entscheidende Rolle spielt, betrachten sie diese von verschiedenen Standpunkten aus. Die systematische und kritische Bewertung der Ergebnisse und des gewählten Modells fördern die Fähigkeit zur konstruktiven Kritik.

Begründen und Bewerten

Die Schüler setzen sich kritisch mit informatischen Sachverhalten auseinander und stützen sich dabei auf rational nachvollziehbare Argumente. Durch logisches Schließen entwickeln sie Argumentationsketten. Sie erläutern und begründen ihr Vorgehen und ihre Entscheidungen zum problemadäquaten Einsatz von Informatiksystemen. Sie bewerten komplexe informatische Sachverhalte unter Nutzung transparenter und sachgerechter Bewertungskriterien und Maßstäbe. Sie setzen sich mit Wechselwirkungen zwischen Informatiksystemen und ihrer gesellschaftlichen Einbettung auseinander und stellen ihren persönlichen Standpunkt unter Zuhilfenahme fachlicher Argumentationsketten dar. Sie bewerten den eigenen oder gemeinsamen Arbeitsprozess und ziehen Schlüsse für ihr zukünftiges, sich auf die Gesellschaft auswirkendes Handeln.

Strukturieren und Vernetzen

Die Schüler strukturieren Sachverhalte unter Anwendung informatischer Prinzipien der Modularisierung und Hierarchisierung. Sie erkennen und nutzen Verbindungen innerhalb und außerhalb der Informatik und verknüpfen informatische Inhalte miteinander. Um Neues mit Bekanntem zu vernetzen, beschreiben die Schüler Beziehungen zwischen informatischen Inhalten oder Vorgehensweisen und untersuchen Abläufe und Wirkprinzipien unter informatischen Aspekten. Sie strukturieren ihr Wissen und ihren Wissenserwerb selbstständig und mit Hilfe von Informatiksystemen. Die Schüler lernen Ordnungsprinzipien kennen, die sie bei der Orientierung in einer hoch komplexen, vernetzten Welt beitragen und die bei der Erschließung der Entwicklungen in der Wissenschaft Informatik, aber auch in anderen Bereichen unterstützen.

Kommunizieren und Kooperieren

Die Schüler kommunizieren unter Verwendung der Fachsprache über informatische Sachverhalte. Sie nutzen Methoden zur Informationserschließung aus unterschiedlichen Quellen, um sich Inhalte und Kontexte anhand von Fachtexten selbstständig zu erschließen. Bei der gemeinsamen Lösung von informatischen Problemen nutzen sie geeignete digitale Werkzeuge zur Kommunikation, Kooperation und Kollaboration und reflektieren deren Möglichkeiten, Chancen und Risiken. Die Schüler übernehmen Verantwortung für die Erreichung des gemeinsamen Ziels und lösen Konflikte respektvoll und sachbezogen.

Darstellen und Interpretieren

Die Schüler analysieren und interpretieren unterschiedliche Darstellungen von Sachverhalten zur Informationsgewinnung, stellen informatische Sachverhalte grafisch oder sprachlich strukturiert dar und wählen dazu geeignete problemadäquate Darstellungsformen aus. Problemlösungen und Projekte dokumentieren sie mit fachsprachlich exakten, aufgabenadäquaten sowie inhaltlich und formal gut strukturierten Darstellungen.

Strukturierung

In den Klassenstufen 7 bis 10 erfolgt die systematische, wissen­schafts­­orientierte informatische Grundlagenbildung im Rahmen des Fachunter­richts. Aufbauend auf dieser durchgängigen informatischen Bildung wird in den Jahrgangsstufen 11 und 12 der Kursunterricht angeboten.

Die speziellen fachlichen Ziele und Lernbereiche sind in der Sekundarstufe I klassenstufenbezogen be­schrieben. In der gymnasialen Oberstufe werden die speziellen fachlichen Ziele jahrgangsstufenübergreifend formuliert. Verschiedene Möglichkeiten zur wissenschaftspropädeutischen Betrachtung  ausgewählter Themenbereiche der Informatik stehen im Lernbereich 8 mit  den Varianten 8A, 8B und 8C im Grundkurs und im Lernbereich 12 mit den  Varianten 12A, 12B, 12C und 12D im Leistungskurs zur Auswahl. 

didaktische Grundsätze

Im Rahmen der systematischen, wissenschaftsorientierten informatischen Grundlagenbildung sind klassische  und moderne Informatiksysteme Gegenstand des Fachunterrichts Informatik im Sinne der Behand­lung von informatischen Grundlagen, Methoden, Verfahren und Arbeitstechniken sowie deren gesellschaftlicher Bedeutung.

Im Unterrichtsfach Informatik entwickeln die Schüler informatische Kompetenzen, um digitale Werkzeuge zu verstehen und ihre Auswirkungen auf das eigene Leben und die Gesellschaft besser einschätzen zu können. Sie nutzen digitale Werkzeuge in allen anderen Unterrichtsfächern und in ihrer Lebenswelt, wenn diese zur Problemlösung unter Nutzung erworbener informatischer Kompe­tenzen notwendig und sinnvoll sind. In der gymnasialen Oberstufe wird zusätzlich der Schwerpunkt auf die Entwicklung von Informatiksystemen gelegt. Darüber hinaus dienen Informatiksysteme als Medien zur Veranschaulichung von Sachverhalten.

Der Beitrag jedes einzelnen Unterrichtsfaches zur informatischen Bildung ist  in einem schulischen Konzept als Handlungsgrundlage für das Lehrerteam festzuschreiben. Die Nutzung von klassischen Anwendersystemen zur Textverarbeitung, Tabellenkalkulation und Präsentation erfolgt unterrichtsbegleitend unter Einbeziehung der im Fach Informatik vermittelten informatischen  Konzepte dieser Systeme. Darüber hinaus besteht im fächerverbindendenden Unterricht und im Unterricht des schulspezifischen Profils die Möglichkeit der Vertiefung und Festigung der Kompetenzen zur Nutzung digitaler  Werkzeuge sowie zur selbstständigen Erschließung neuer Anwendersysteme.

Der Informatikunterricht ist insbesondere durch folgende Prinzipien ge­kennzeichnet:

  • Problemorientierung als Ansatz für die Lösung von Problemen aus der Erfahrungswelt der Schüler und deren Betrachtung im Zusam­menhang von Strukturierung - Modellierung – Implementierung – In­terpretation
  • Handlungsorientierung, insbesondere im Zusammenhang mit dem Einsatz , der Nutzung von digitalen Werkzeugen sowie den damit verbundenen Organisationsformen
  • Projektorientierung als integraler Bestandteil des Unterrichts
  • Objektorientierung als didaktisches Hilfsmittel bei der Analyse digitaler Werkzeuge in der Sekundarstufe I und bei der Modellierung und Programmierung in der gymnasialen Oberstufe
  • Wissenschaftsorientierung mit dem Ziel des Erwerbs fachspezifischen Wissens und der Erprobung wissenschaftlicher Denk- und Arbeitsweisen

Im Informatikunterricht sind mit hoher Verantwortung vielfältige Aktivitäten im  Unterricht, die Bewertung von Schülerleistungen und die Sicherung des Anschlussniveaus zur gymnasialen Oberstufe zu steuern. 

Im Informatikunterricht wird die altersgemäße Einführung wichtiger und  sachgerecht einzusetzender Fachbegriffe sichergestellt. Unter Verwendung der Fachsprache werden die Schüler in Methoden wissenschaftlichen Arbeitens eingeführt. Sie stellen Beziehungen her, ordnen Positionen in umfassendere problembezogene oder theoretische Zusammenhänge ein und beurteilen Sachverhalte kriterienorientiert und distanziert.

Mit der verantwortungsvollen Auswahl der digitalen Werkzeuge zur Gewinnung, Verarbeitung und Präsentation von Informationen muss sichergestellt werden, dass im Rah­men des Fachunterrichts Informatik vielfältige und aufgabenadäquate Applikationen verwendet werden. Dabei liegt der didaktisch-methodische Schwerpunkt des Fachunterrichts Informatik auf der Vermittlung der den Anwendungen zu Grunde liegenden informatischen Prinzipien und nicht auf dem Anwendungsaspekt. 

Für die Implementierung einfacher algorithmischer Modelle ist in der Sekundarstufe I eine didaktisch reduzierte Programmierumgebung einzusetzen. Dem spiralcurricularen Ansatz folgend nutzen die Schüler in der gymnasialen Oberstufe eine integrierte Entwicklungsumgebung zur Unterstützung der Anwendungsentwicklung.

Entsprechend der gewählten Problemstellung sind Inhalte von Lernberei­chen vernetzt zu unterrichten. Dies gilt auch für die Umsetzung der Lernbereiche "Komplexaufgabe" in der Sekundarstufe I und den Lernbereich "Informatisches Projekt" in der gymnasialen Oberstufe. Die Lehrkraft wählt Problemstellungen aus, für deren Lösung die Schüler Wissen und Kompetenzen aus mehreren Lernbereichen der jeweiligen Klassenstufen bzw. Jahrgangsstufen an­wenden.

Fachübergreifendes Arbeiten soll bewusst durch Anwendungsbezüge zu anderen Fächern hergestellt werden. Bei Inhalten mit Anknüpfungspunkten zur Bildung für nachhaltige Entwicklung eignen sich insbesondere die didaktischen Prinzipien der Visionsorientierung, des vernetzenden Lernens sowie der Partizipation. Vernetzendes Denken bedeutet hier die Verbindung  von Gegenwart und Zukunft einerseits und ökologischen, ökonomischen und sozialen Dimensionen andererseits. Dem allgemeinen didaktischen Prinzip der Kontroversität folgend, müssen bei Inhalten mit politischem Gehalt auch die damit in Verbindung stehenden fachspezifischen Arbeitsmethoden der politischen Bildung eingesetzt werden. Dafür eignen sich u. a. kriterienorientierte Fall-, Konflikt- und Problemanalysen.

Übersicht über die Lernbereiche und Zeitrichtwerte

Zeitrichtwert

Klassenstufe 7

Lernbereich 1 Informationen und Daten 13 Ustd.
Lernbereich 2 Informatiksysteme 6 Ustd.
Lernbereich 3 Algorithmen 6 Ustd.

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Wahlbereich 1 Rechnen mit Binärzahlen
Wahlbereich 2 Computergrafik
Wahlbereich 3 Geschichte der Rechentechnik

Klassenstufe 8

Lernbereich 1 Algorithmen 9 Ustd.
Lernbereich 2 Vernetzte Systeme 10 Ustd.
Lernbereich 3 Komplexaufgabe 6 Ustd.

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Wahlbereich 1 Verschlüsselung von Informationen
Wahlbereich 2 Computer im Alltag
Wahlbereich 3 Computerspiele

Klassenstufe 9

Lernbereich 1 Informationen und Daten 12 Ustd.
Lernbereich 2 Künstliche Intelligenz 5 Ustd.
Lernbereich 3 Netzwerke 8 Ustd.

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Wahlbereich 1 Inhaltsverwaltung
Wahlbereich 2 Digitalisierung von Daten
Wahlbereich 3 Graphen

Klassenstufe 10

Lernbereich 1 Algorithmen 11 Ustd.
Lernbereich 2 Sprachen 8 Ustd.
Lernbereich 3 Komplexaufgabe 6 Ustd.

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Wahlbereich 1 3D-Computergrafik
Wahlbereich 2 Zeitabhängige Medien
Wahlbereich 3 Robotik

Jahrgangsstufen 11/12 - Grundkurs

Lernbereich 1 Technische Informatik 10 Ustd.
Lernbereich 2 Algorithmierung und Programmierung 20 Ustd.
Lernbereich 3 Rechnernetze 10 Ustd.
Lernbereich 4 Informationssicherheit 10 Ustd.
Lernbereich 5 Datenmanagement 18 Ustd.
Lernbereich 6 Sprachen und Automaten 10 Ustd.
Lernbereich 7 Informatisches Projekt 10 Ustd.
Lernbereich 8A Künstliche Intelligenz 8 Ustd.
Lernbereich 8B Softwareentwicklung 8 Ustd.
Lernbereich 8C Prozessautomatisierung 8 Ustd.

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Wahlbereich 1 3D-Modellierung
Wahlbereich 2 Quanteninformatik
Wahlbereich 3 Wirtschaftsinformatik
Wahlbereich 4 Informatik und Ökologie

Jahrgangsstufen 11/12 - Leistungskurs

Lernbereich 1 Technische Informatik 18 Ustd.
Lernbereich 2 Datenstrukturen und Algorithmen 32 Ustd.
Lernbereich 3 Komplexität von Algorithmen und Berechenbarkeit 14 Ustd.
Lernbereich 4 Programmierparadigmen 25 Ustd.
Lernbereich 5 Softwareentwicklung 15 Ustd.
Lernbereich 6 Sprachen und Automaten 18 Ustd.
Lernbereich 7 Rechnernetze 20 Ustd.
Lernbereich 8 Informationssicherheit 20 Ustd.
Lernbereich 9 Datenmanagement 35 Ustd.
Lernbereich 10 Künstliche Intelligenz 18 Ustd.
Lernbereich 11 Informatisches Projekt 15 Ustd.
Lernbereich 12A Quanteninformatik 10 Ustd.
Lernbereich 12B 3D-Modellierung 10 Ustd.
Lernbereich 12C Prozessautomatisierung 10 Ustd.
Lernbereich 12D Webtechnologien 10 Ustd.

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Wahlbereich 1 Betriebssysteme
Wahlbereich 2 Wirtschaftsinformatik
Wahlbereich 3 Informatik und Ökologie
Wahlbereich 4 Mathematische Methoden in der Informatik
Wahlbereich 5 Generative Kunst

Klassenstufe 7

Ziele

Modellieren und Implementieren

Die Schüler nutzen eine didaktisch reduzierte Entwicklungsumgebung zur Implementierung einfacher Algorithmen. Sie modellieren Eingabe-, Ausgabe- und Verarbeitungsprozesse realer Vorgänge in der Umwelt unter Nutzung geeigneter Werkzeuge. Dabei erkennen sie Grenzen von Modellen und die Notwendigkeit für deren Erweiterung.

Zur Bearbeitung informatischer Problemstellungen wählen die Schüler passende digitale Werkzeuge aus. Unter Beachtung der grundlegenden informatischen Konzepte erstellen sie digitale Medien. Auf der Grundlage des Modells Klasse – Objekte – Attribut können sie sich die Funktionalitäten von Anwendersoftware erschließen.

Begründen und Bewerten

Die Schüler erkennen die Notwendigkeit zum sensiblen Umgang mit schützenswerten Daten. Sie wählen sachgerechte Darstellungsformen für Informationen aus und begründen ihre Entscheidung für die Auswahl entsprechender digitaler Werkzeuge.

Strukturieren und Vernetzen

Die Schüler gewinnen einen Überblick zur Informatik als Strukturwissenschaft. Sie erkennen Strukturen und Zusammenhänge und bilden diese in ihnen bekannten Informatiksystemen ab. Dabei erkennen sie grundlegende Schrittfolgen beim Analysieren und Darstellen von Sachverhalten und wenden diese an. 

Sie beachten den Zusammenhang zwischen Dateityp und Applikation und vergeben problemadäquate Verzeichnis- und Dateibezeichnungen. 

Kommunizieren und Kooperieren

Die Schüler stellen informatische Sachverhalte und Lösungen von Problemen in fachgerechter Form mündlich und schriftlich dar.

In der Kommunikation tauschen sie fachliche Argumente aus. 

Darstellen und Interpretieren

Die Schüler unterscheiden die Begriffe Informationen und Daten. Sie erkennen Prinzipien und Regeln bei der Bearbeitung von Daten und beim Umgang mit Informatiksystemen.

Sie stellen Informationen unter Nutzung von Grafiken und anderen Medienformaten in Informatiksystemen dar. Dabei nutzen sie grundlegende Einheiten von Größen im informatischen Kontext.

Lernbereich 1: Informationen und Daten 13 Ustd.

Einblick gewinnen in die Wissenschaft Informatik

Kennen der Begriffe Informationen und Daten

Unterscheidung der Begriffe

Vielfalt der Darstellungsformen von Informationen

Text, Tabelle, Grafik, Audio und Video

Darstellen von Daten als Binärzahlen

Dezimalzahlen, Text, Bild

Umwandeln von Einheiten informatischer Größen

Übertragungsrate, Speicherkapazität

Präfixe Kilo, Mega, Giga und Tera

Unterscheidung zwischen SI- und Binärpräfixen

Übertragen informatischer Konzepte auf die Erstellung digitaler Medien

Nutzung von Hilfesystemen, Browser

Darstellung von Informationen als Daten

Text, Pixelgrafik, Animationen, Video

Objektorientierung

Vektorgrafik, einfache Programmierumgebung

Klasse und Objekt

Attribut und Methode

Automatisierung bei der Informations­ver­arbeitung

Tabellenkalkulation

Trennung von Inhalt und Design

Präsentationssoftware, Textverarbeitung

problembezogene Auswahl von Anwender­software

Lernbereich 2: Informatiksysteme 6 Ustd.

Kennen von Hardwarekomponenten eines Informatiksystems

Personalcomputer, mobile Endgeräte, Einplatinenrechner

Funktionsweise

Ein- und Ausgabegeräte

Aufbau

Prozessor, Arbeitsspeicher, Touchscreen

Übertragen des Modells Eingabe – Verarbeitung – Ausgabe (EVA) auf reale Systeme

Graphen zur Beschreibung von Ein- und Ausgabeprozessen

Automaten bzw. Prozesse aus der Lebenswelt der Schüler

Zustandsdiagramm, Übergangsgraph 

Bilddigitalisierung, Texterkennung, Audioverarbeitung

Grenzen des Modells

Erweiterung des EVA-Modells um Speichern

Kennen der Vielfalt von Betriebssystemen für unterschiedliche Informatiksysteme

Aufgaben des Betriebssystems

Zusammenhang zwischen Dateityp und Applikation

problemadäquate Datei- und Verzeichnisbezeichnungen

Lernbereich 3: Algorithmen 6 Ustd.

Kennen algorithmischer Vorgänge 

verbale Beschreibung, Anknüpfung an die Lebenswelt der Schüler

Kennen der algorithmischen Lösung einfacher Problemstellungen in einer didaktisch reduzierten Programmierumgebung

Blocksprachen, visuelle Programmierum­gebungen

Umsetzung verbaler Beschreibungen von Algorithmen

Wahlbereich 1: Rechnen mit Binärzahlen

Kennen grundlegender Operationen im Umgang mit Binärzahlen

Addition, Multiplikation, Schiebeoperationen

Wahlbereich 2: Computergrafik

Kennen ausgewählter Möglichkeiten der Bildmanipulation in einer Bildbearbeitungssoftware

Bildgröße, Bildausschnitt, Farbkanäle, Graustufenbild, Negativbild

Wahlbereich 3: Geschichte der Rechentechnik

Kennen von Meilensteinen der historischen Entwicklung der Rechentechnik

Wilhelm Schickard, Blaise Pascal,  Gottfried Wilhelm Leibniz, Ada Lovelace, Konrad Zuse, John von Neumann, Alan Turing

Besuch eines technischen Museums oder einer technischen Sammlung

Klassenstufe 8

Ziele

Modellieren und Implementieren

Die Schüler nutzen verschiedene Modelle zur Beschreibung von Algorithmen und setzen sie in einer didaktisch reduzierten Entwicklungsumgebung um.

Begründen und Bewerten

Die Schüler analysieren Abläufe in ihrem Alltagsleben und begründen anhand deren Eigenschaften, ob es sich dabei um Algorithmen handelt.

Sie beurteilen Informationen und deren Quellen hinsichtlich Relevanz und Verlässlichkeit.

Die Schüler sind sich der Gefahren durch Möglichkeiten der Manipulationen von Daten im Alltag bewusst und erarbeiten sich Kriterien zu Maßnahmen des Datenschutzes.

Strukturieren und Vernetzen

Die Schüler zerlegen einfache algorithmisch lösbare Problemstellungen in Grundstrukturen. Arbeitsprozesse werden zunehmend eigenverantwortlich geplant, durchgeführt und reflektiert.

Kommunizieren und Kooperieren

Die Schüler arbeiten zielgerichtet zusammen und greifen dafür auf digitale Kommunikations- und Kooperationsdienste zurück.

Sie tauschen sich zu Maßnahmen der Datensicherheit und des Datenschutzes fachgerecht aus.

In der Kommunikation legen die Schüler zunehmend Wert auf die Verwendung der Fachsprache.

Darstellen und Interpretieren

Die Schüler gewinnen neue Informationen durch die Interpretation gegebener Darstellungen aus verschiedenen Informationsquellen.

Sie nutzen für die Beschreibung von Algorithmen verschiedene Darstellungsformen.

Lernbereich 1: Algorithmen 9 Ustd.

Kennen des Algorithmusbegriffes

Eigenschaften

Übertragen der Eigenschaften von Algorithmen auf Sachverhalte aus der Erfahrungswelt der Schüler

Soziale Medien, Smarthome, In-App-Käufe, Werbung

Beherrschen der algorithmischen Lösung einfacher Problemstellungen in einer didaktisch reduzierten Programmierumgebung

Blocksprachen, visuelle Programmier­umgebungen

Darstellungsformen von Algorithmen

Blockdarstellung, verbale Beschreibung

Sequenz, Verzweigung und Wiederholung

Zählschleife, kopfgesteuerte oder fußgesteuerte Schleife

Kennen der Bedeutung von Algorithmen im gesellschaftlichen Kontext

Lernbereich 2: Vernetzte Systeme 10 Ustd.

Einblick gewinnen in Techniken des Informations­managements

Entwickeln von Suchstrategien

Gewichtung und Auswertung von Suchergebnissen

Anwenden ausgewählter Dienste 

Einhalten der Umgangsformen bei der Kommunikation, Netiquette

Kommunikationsdienste

E-Mail: CC, BCC, Betreff und Anhang

Messenger, Streaming-Dienste

Kollaborationsdienste

Intranet der Schule, Lernplattformen, Lernmanagementsysteme

gemeinsame Bearbeitung von Dokumenten unterschiedlicher Anwendersoftware

Kennen von Maßnahmen zum Datenschutz und zur Datensicherheit in vernetzten Systemen

Phishing, Übermittlung von Metadaten

Kriterien zur Passwortsicherheit

Authentizität von Nachrichten

Kennen des Aufbaus von Adressen in Netzwerken

Zerlegung in Bestandteile

E-Mail- und Web-Adressen

Beurteilen von Informationen und Informations­quellen

Bildmanipulationen, automatische Textgenerierung

gesellschaftliche und individuelle Auswirkungen

Chancen und Gefahren 

Lernbereich 3: Komplexaufgabe 6 Ustd.

Anwenden informatischer Konzepte bei der Lösung einer Komplexaufgabe 

Verknüpfung von Lernbereichen der Klassenstufen 7 und 8

Gestaltung eines fächerverbindenden oder schulübergreifenden Projektes

Einbeziehung externer Partner

Programmierung der Hardware der Schüler

Erstellung eines multimedialen Wiki oder Blogs mit einem Content Management System

Einrichtung eines mobilen Endgerätes

Nutzung verschiedener Anwendungen 

Arbeitsmethodik

Kooperieren beim Implementieren der Lösung

Reflektieren des Arbeitsprozesses 

Wahlbereich 1: Verschlüsselung von Informationen

Kennen historischer Verfahren zur Verschlüsselung von Informationen

Substitutionsverfahren wie Cäsar oder Vigenère

Transpositionsverfahren wie Gartenzaun oder Spaltentransposition

Wahlbereich 2: Computer im Alltag

Sich positionieren zu Auswirkungen der Computernutzung auf die eigene Persönlichkeit 

Informationsquellen, Kommunikation und Kooperation

Abhängigkeiten, Cybermobbing, Grooming

Einfluss der Digitalisierung auf die Berufswelt

Wahlbereich 3: Computerspiele

Kennen einfacher und erweiterter Spielmechaniken

Implementierung eines Spiels

Kollisionserkennung, computergesteuerte Gegner

Suchtgefahr

Klassenstufe 9

Ziele

Modellieren und Implementieren

Die Schüler modellieren auf Grundlage bekannter Netzwerkstrukturen einfache Netzwerke.

Sie erstellen selbstständig Datenmodelle von überschaubaren Realitätsausschnitten. Dabei setzen sie Modelle von Datenbanken in einem ausgewählten Datenbanksystem um.

Begründen und Bewerten

Die Schüler beurteilen Maßnahmen hinsichtlich ihrer Eignung zur Gewährleistung von Datenschutz und Datensicherheit. Soziale Netzwerke schätzen sie hinsichtlich der Chancen und Risiken für Demokratie und Gesellschaft ein. Die Bedeutung zentralisierter Datenbestände setzen sie in Beziehung zu Persönlichkeitsrechten unter Beachtung der Aussagekraft sowie der Verlässlichkeit von verfügbaren Daten.

Die Schüler entwickeln ein grundlegendes Verständnis zu Konzepten der Verschlüsselung von Informationen, um Chancen und Risiken vernetzter Systeme beurteilen zu können.

Sie entdecken Grenzen des von ihnen gewählten Modells und schätzen Auswirkungen automatischer Informationsverarbeitung durch Informatiksysteme auf die Gesellschaft ein.

Strukturieren und Vernetzen

Die Schüler können informatische Problemstellungen zerlegen, einem Lösungsprozess zuführen und die Ergebnisse kritisch werten. Sie vertiefen ihre Fähigkeit zum strukturierten Denken und schulen ihr Abstraktionsvermögen.

Die Schüler verknüpfen ihr Wissen über vernetzte Systeme mit ihrem Alltag, um Auswirkungen auf sich selbst und die Gesellschaft ableiten zu können.

Sie stellen Zusammenhänge verschiedener Gebiete der Informatik her, indem sie Querschnittsthemen in unterschiedlichen Kontexten betrachten.

Kommunizieren und Kooperieren

Die Schüler erweitern ihre Fähigkeiten kooperativ bei der Lösung von Problemstellungen zusammenzu­arbeiten.

Sie diskutieren aktuelle Tendenzen der Entwicklung von Informatiksystemen sowie deren Einfluss auf die Gesellschaft. Die Schüler achten auf eine korrekte Verwendung der Fachsprache.

Sie sind in der Lage, ihr Recht auf informationelle Selbstbestimmung wahrzunehmen.

Darstellen und Interpretieren

Die Schüler nutzen problemadäquate Darstellungen zum Entwurf informatischer Modelle.

Sie stellen Daten in einem Datenbankmanagementsystem dar, interpretieren Ergebnisse von Datenbankabfragen und analysieren Modelle von Datenbanken zur Abbildung von Alltagsproblemen. 

Sie interpretieren die Ergebnisse von Verfahren des Maschinellen Lernens.

Lernbereich 1: Informationen und Daten 12 Ustd.

Kennen von Aufgaben und Aufbau eines Daten­bank­systems

Datenbanksystem als Einheit von Datenbasis und Datenbankmanagementsystem

Datenbanken im Alltag

Datenbasis, Datenbankmanagementsystem

Übertragen der Kenntnisse des Datenbanksystems auf die Entwicklung von Datenbanken

relationale Datenbanken, Graphendatenbanken oder objektorientierte Datenbanken

Analyse der Problemstellung

Erarbeitung des Datenmodells

Realisierung in einem Datenbanksystem

Beherrschen von Operationen auf Datenbanken

Abfragesprache, grafische Oberfläche

Einfügen, Ändern und Löschen 

Auswerten, Zusammenfassen

Aggregatfunktionen, Verbünde (JOIN)

Sich positionieren zu Persönlichkeitsrechten in Bezug auf Datenverarbeitung und -speicherung

Chancen und Risiken der Zentralisierung von Daten

Big Data, e-Personalausweis

Auswertung von großen Datenmengen

Lernbereich 2: Künstliche Intelligenz 5 Ustd.

Kennen ausgewählter Aspekte der Künstlichen Intelligenz (KI)

Teilgebiete der KI

Expertensysteme, Spracherkennung, autonomes Fahren, Gesichtserkennung, Texterkennung

Big Data, Data Mining

Computerspiele

Kennen ausgewählter Verfahren des maschinellen Lernens

überwachtes und unüberwachtes Lernen

bestärkendes Lernen

Definition

Datenanalysetechnik

Tools

Beurteilen ausgewählter Verfah­ren des Maschi­nellen Lernens hinsichtlich der Aussagekraft der Ergebnisse

Datenbasis, Modell

Lernbereich 3: Netzwerke 8 Ustd.

Kennen von Grundlagen der Übertragung in Netzwerken

PAN, LAN, WAN

Netzwerkkomponenten

Router, Switch, Accesspoint, Modem

Übertragungsmedien

Kabel, Funk 

Peer-To-Peer- und Client-Server-Prinzip

Konzept der Zerlegung in Datenpakete

Netzwerkprotokolle und -dienste

TCP/IP, SMTP, IMAP, HTTPS

Adressierung

DNS, Routing

Kennen des Prinzips von symmetrischer und asymmetrischer Verschlüsselung

Schlüsseltausch-Problematik

Schlüsselpaare

Sich positionieren zur Informationssicherheit in vernetzten Systemen

Datensicherheit und Datenschutz

Passwortschutz, Zwei-Faktor-Authentifizierung, Verschlüsselung, Zugriffsrechte

Chancen und Risiken für die Gesellschaft

Beeinflussung von Meinungen und Einstellungen, Datenmanipulation, Nachhaltigkeit von Daten

Wahlbereich 1: Inhaltsverwaltung

Kennen der Grundlagen eines Content-Management-Systems

Trennung von Inhalt und Design

Zugrundeliegende Datenbank, Nutzerrollen

Wahlbereich 2: Digitalisierung von Daten

Kennen von technischen Möglichkeiten zur Digitalisierung von Daten

Bild-, Text-, Audiodigitalisierung

Wahlbereich 3: Graphen

Kennen der Visualisierung informatischer Probleme durch Graphen

Neuronale Netze

Kürzester Weg nach Dijkstra

Rundreiseproblem

Modellierung von Zuständen

Huffman-Kodierung von Texten

Klassenstufe 10

Ziele

Modellieren und Implementieren

Die Schüler erweitern bei der Lösung komplexer Problemstellungen ihre Kompetenzen des algorithmischen Denkens.

Sie sind in der Lage, ihr Wissen zu algorithmischen Grundstrukturen auf die Implementierung in einer syntaxbasierten Programmierumgebung zu übertragen.

Begründen und Bewerten

Die Schüler begründen die Auswahl ihrer algorithmischen Umsetzung und bewerten alternative Lösungen.

Sie beschreiben die Grenzen der von ihnen entwickelten Modelle und bewerten Auswirkungen automatischer Informationsverarbeitung durch Informatiksysteme auf die Gesellschaft kritisch.

Strukturieren und Vernetzen

Die Schüler stellen Zusammenhänge zwischen verschiedenen Gebieten der Informatik bei der Bearbeitung einer komplexen Problemstellung her.

Die Schüler können informatische Problemstellungen zerlegen, einem Lösungsprozess zuführen und die Ergebnisse kritisch werten. Sie vertiefen ihre Fähigkeit zum strukturierten Denken und schulen ihr Abstraktionsvermögen.

Kommunizieren und Kooperieren

Die Schüler arbeiten kooperativ und kollaborativ bei der Lösung von Problemstellungen zusammen und nutzen geeignete digitale Werkzeuge. Dabei reflektieren sie ihren Arbeitsprozess kritisch.

Sie verwenden die Fachsprache korrekt.

Darstellen und Interpretieren

Die Schüler interpretieren Fehlermeldungen in der Entwicklungsumgebung und nehmen adäquate Korrekturen an ihrer Lösung vor.

Lernbereich 1: Algorithmen 11 Ustd.

Beherrschen der Implementierung der algorithmischen Grundstrukturen 

grundlegende, einfache Algorithmen

Syntax und Semantik

Datentypen

Zahlen

Zeichenketten

Wahrheitswerte

Variablenzuweisungen

verknüpfte Bedingungen

Verkettung durch logische Operatoren

Kennen des Prinzips der Modularisierung

Nutzen von Unterprogrammen und Bibliotheken

Übertragen der Kenntnisse zu Algorithmen auf maschinelle Entscheidungsprozesse

autonomes Fahren, Gesichtserkennung, Wahlcomputer

Lernbereich 2: Sprachen 8 Ustd.

Kennen regulärer Sprachen

Syntax und Semantik

reguläre Ausdrücke

Suchen und Ersetzen, Validieren von Daten

Ausblick auf reguläre Grammatiken und deren Bedeutung

Übertragen der Kenntnisse zur Strukturierung von Daten auf eine Auszeichnungssprache 

Textsatz- bzw. Hypertextsysteme

XML, HTML, LaTeX, Markdown

Elemente zur Strukturierung

Überschriften, Aufzählungen, Nummerierungen, Umlauf, Beschriftungen von Tabellen und Abbildungen

Verweise

Literaturverzeichnisse, Literaturverweise, Zitierarten, Hyperlinks

Ausgabeformate 

Präsentation, Textdokument

Barrierefreiheit, CSS, Formeln, Grafikprogrammierung

Lernbereich 3: Komplexaufgabe 6 Ustd.

Gestalten eines Projektes zur Lösung einer informatischen Problemstellung 

Verknüpfung von Lernbereichen der Klassenstufen 9 und 10

Erstellung und Testung einer KI

Webanwendung

Sortier- und Suchalgorithmen

Backtracking

Chat-Bot

Erstellung eines Client-Server-Dienstes

Nutzung verschiedener Anwendungen 

selbstständiges und planvolles Arbeiten an einer komplexen Aufgabenstellung in Teams

Wahlbereich 1: 3D-Computergrafik

Kennen der Darstellung räumlicher Objekte mit informatischen Werkzeugen 

Export für 3D-Drucker

Begriffe Rendering, Raytracing

Wahlbereich 2: Zeitabhängige Medien

Kennen des Umgangs mit zeitabhängigen Medien

Audio, Video

Speicherung und Kodierung

Sampling, Frames

Komprimierungsverfahren

Video-Codecs

Wahlbereich 3: Robotik

Kennen der Arbeitsweise eines Robotersystems 

Einplatinencomputer

Sensoren

Aktoren

Jahrgangsstufen 11/12 - Grundkurs

Ziele

Modellieren und Implementieren

Die Schüler führen gemäß einer Problemanalyse eine Modellierung und Implementierung mit einem bekannten Modellierungsansatz durch. Sie entwerfen Algorithmen, modellieren einfache Datenstrukturen  und wenden Konzepte und Methoden zur Gestaltung vernetzter Systeme an. Zur Umsetzung der Modelle  setzen sie Programmierumgebungen, Datenbankmanagementsysteme und Simulationssoftware als  Werkzeuge ein. 

Die Schüler setzen zur Implementierung einer Softwarelösung eine Entwicklungsumgebung ein und nutzen diese auch zur objektorientierten Programmierung. Sie testen diese Implementierung hinsichtlich der  Funktionalität und führen Fehlerkorrekturen durch.

Begründen und Bewerten

Die Schüler vergleichen und bewerten Algorithmen hinsichtlich ihrer Effizienz und Komplexität. 

Die Schüler begründen informatische Sachverhalte mithilfe eigener Argumente oder Argumentationsketten. Sie bewerten fachliche Darstellungen und die Eignung von Informatiksystemen anhand vorgegebener fachlicher Kriterien. Dabei begründen sie ihre Entscheidungen im Problemlöseprozess und bewerten  die gesellschaftlichen Auswirkungen der Nutzung der entwickelten Lösungen.

Die Schüler bewerten den eigenen oder gemeinsamen Arbeitsprozess einschließlich der Ergebnisse und  ziehen daraus Schlüsse für ihr zukünftiges Handeln.

Die Schüler setzen sich mit Chancen, Risiken und Missbrauchsmöglichkeiten von Informatiksystemen  auseinander, ziehen daraus Rückschlüsse für das eigene Verhalten, positionieren sich zu gesellschaftlichen Fragestellungen und reflektieren ihre Entscheidungen im gesamtgesellschaftlichen Kontext. 

Strukturieren und Vernetzen

Die Schüler analysieren und strukturieren im Rahmen eines planvollen Vorgehens Ausschnitte der Lebenswelt und der zukünftigen Arbeitswelt. In diesem Kontext untersuchen sie Abläufe und Wirkzusammenhänge unter informatischen Aspekten.

Die Schüler wählen Strukturen zur Einordnung von Fachbegriffen und zur Darstellung von informatischen  Sachverhalten aus und verwenden diese, um Neues mit Bekanntem zu vernetzen.

Kommunizieren und Kooperieren

Die Schüler erläutern informatische Sachverhalte fachsprachlich korrekt. Sie kommunizieren adressatengerecht und stellen problembezogene Fragen.

Die Schüler wählen selbstständig digitale Kommunikations- und Kooperationswerkzeuge zweckangemessen aus und verwenden diese sachgerecht. 

Die Schüler kooperieren bei der Lösung informatischer Probleme. Sie wenden ein Vorgehensmodell bei  der Durchführung ihrer Projekte an.

Die Schüler setzen sich mit aktuellen und neuen fachwissenschaftlichen Themen auseinander und positionieren sich dazu. 

Darstellen und Interpretieren

Die Schüler stellen Modelle, Algorithmen und andere informatische Sachverhalte grafisch und sprachlich  strukturiert dar. Sie passen Darstellungen zielgerichtet an neue Anforderungen an. Dabei wählen sie  problemadäquat eine Darstellungsform aus.

Die Schüler interpretieren gegebene Darstellungen im Detail und im Zusammenhang. 

Sie nutzen Fehlermeldungen für die Korrektur von implementierten Lösungen.

Für das Management von Projekten nutzen die Schüler informatische Werkzeuge zur Darstellung der  Projektphasen einschließlich des geplanten Ablaufes und der Abfolge von Projektschritten. Sie dokumentieren ihre Problemlösung mit angemessenen Darstellungsmitteln. 

Lernbereich 1: Technische Informatik 10 Ustd.

Kennen theoretischer Grundlagen

Binär- und Hexadezimalsystem

rechnerinterne Zahlenformate 

Gleitkommazahlen, Zweierkomplement,  Festkommazahlen

Zeichenkodierung

ASCII-Code, Unicode

Boolesche Algebra

Wahrheitstabellen, NOT, AND, OR und deren  Verknüpfungen 

Übertragen der theoretischen Grundlagen auf die  Umsetzung in Schaltnetzen

Einsatz von Simulationssoftware

Schaltnetz-Synthese

Schaltnetz-Analyse 

Einblick gewinnen in die Herstellung von Mikrochips

Übertragen der Kenntnisse zur Rechnerarchitektur auf aktuelle Hardware

Von-Neumann-Rechner, Entwicklungen und  Standards beachten 

Prozessoren 

Befehlssatz, Taktfrequenz, Energieeffizienz

Arten von Speichersystemen 

optisch, elektromagnetisch und elektronisch

Einblick gewinnen in die nachhaltige Nutzung von  Hardware 

Nutzungsdauer von Smartphones,  Elektroschrott, Reparierbarkeit

Lernbereich 2: Algorithmierung und Programmierung 20 Ustd.

Kennen des erweiterten Algorithmusbegriffes

Eigenschaften von Algorithmen 

Beherrschen der Implementierung strukturierter  Datentypen in einer Programmierumgebung

Zeichenkette, Feld

Beherrschen der Arbeit mit Unterprogrammen 

Struktur von Unterprogrammen

Verwendung von Parametern

Kennen von Konzepten der objektorientierten  Programmierung

Vererbung, Kapselung, Polymorphie 

Klasse und Objekt

Attribut und Attributwert

Methode

Übertragen des objektorientierten Paradigmas auf einfache Problemstellungen

Kennen von Rekursion und Iteration

Fraktale

Beherrschen der Implementierung eigener Lösungen zu ausgewählten komplexen Problemstellungen

Auswahl des Programmierparadigmas Spiel, Simulation, Sortieralgorithmen,  Suchverfahren

Kennen von Aspekten der Effizienz und Komplexität von Algorithmen

Komplexitätsklassen, Zeitkomplexität,  Speicherkomplexität

Sortieralgorithmen, Problem des Handlungsreisenden, Vierfarbenproblem, Brückenproblem,  Primfaktorzerlegung

Einblick gewinnen in die Grenzen der  Berechenbarkeit

algorithmische Unlösbarkeit, Rucksackproblem,  Hamiltonkreis, Halteproblem 

Lernbereich 3: Rechnernetze 10 Ustd.

Kennen des Aufbaus von Rechnernetzen

Übertragungsmedien 

Netzwerk-Topologien

Paketvermittlungsverfahren, TCP/IP

Beherrschen der Modellierung von Netzwerken

Simulation, Einplatinenrechner, Heimnetzwerk

zentrale und dezentrale Netzwerkdienste

Messenger-Dienste, E-Mail, DNS, Blockchain

Adressierung

IP-Adressen, DHCP

Routing

Namensauflösung

DNS, DNS over HTTPS

Übertragen der Kenntnisse zur Sicherheit von  Informationen auf die Umsetzung in Rechnernetzen

Transportwegverschlüsselung

TLS, VPN 

Identifizierung und Authentifizierung

Zwei-Faktor-Authentifizierung, Authentifizierung  mit biometrischen Merkmalen 

Lernbereich 4: Informationssicherheit 10 Ustd.

Kennen von Anforderungen an die  Informationssicherheit

Datensicherheit, Datensicherung, Datenschutz

Vertraulichkeit

Integrität

Authentizität

Verfügbarkeit

Kennen der Grundprinzipien kryptographischer  Verfahren zur Gewährleistung der Vertraulichkeit  von Informationen

Schlüsselpaar, Einweg- und Falltürfunktion

symmetrisch

asymmetrisch

hybrid

Übertragen der Kenntnisse zu asymmetrischen  Verschlüsselungsverfahren auf Verfahren zur  Gewährleistung der Integrität und Authentizität von  Informationen

digitale Signaturen

Kennen einer Maßnahme zur Gewährleistung der  Verfügbarkeit von Informationen

Kontext persönlicher Datensicherung

cloudbasierte Speicher

Datensicherung

Komplettsicherung, differentielle und  inkrementelle Sicherung 

Sich positionieren zu Problemen der  Informationssicherheit und zum Datenschutz

Aufgreifen einer aktuellen gesellschaftlichen  Fragestellung

Notwendigkeit kryptographischer Verfahren,  Prinzipien des Datenschutzes

Steganografie, Bildforensik

Lernbereich 5: Datenmanagement 18 Ustd.

Einblick gewinnen in das Datenmanagement und dessen Anwendungsmöglichkeiten

Open Data, Big Data

Behörden, Werbung, Medizin

Nutzungsverhalten, Soziale Netzwerke Internet of Things

Kennen von Phasen des Datenmanagements

Data Life Cycle

Anwenden des relationalen Datenmodells 

Entity-Relationship-Modell, Relationenmodell

Redundanz, Konsistenz, Persistenz, Integrität

Beherrschen der Formulierung von Abfragen zum  Auswerten und Aggregieren verknüpfter Daten 

grafische Oberfläche, SQL, Datenvisualisierung 

Übertragen der Verfahren des maschinellen  Lernens auf das Auswerten von Daten 

Entscheidungsbaum, künstliches neuronales Netz

Einblick gewinnen in Möglichkeiten zum Datenaustausch über standardisierte Datenformate

Datenbankmanagementsystem, standardisierte  Datenformate wie XML, CSV und SQL-Dump,  API

Sich positionieren zur Erfassung, Verarbeitung und  dauerhaften Speicherung verschiedener Daten im  gesellschaftlichen Kontext

Bias und Verlässlichkeit, Archivierung von Daten,  Quantifizierung der Welt, Unterschied von  Korrelation und Kausalität

Lernbereich 6: Sprachen und Automaten 10 Ustd.

Einblick gewinnen in den Aufbau von Sprachen 

Vergleich natürlicher und formaler Sprachen 

Kennen von Grundlagen formaler Grammatiken

Nichtterminale, Terminale, Produktionsregeln,  Startsymbol

Prüfen und Ableiten von Wörtern

Nutzung des Übergangsgraphs

Kennen von Grundlagen der Automatentheorie

Unterscheidung von Automatentypen

Entwurf endlicher Automaten

Übergangsgraph, formale Definition

Grenzen endlicher Automaten, Palindrome 

Prüfen von Wörtern 

Übertragen der Kenntnisse auf die wechselseitige  Überführung zwischen Grammatiken und  Automaten bei regulären Sprachen

Nutzung von Werkzeugen zur Visualisierung und  Simulation

einfache Anweisungen für Roboter

Einblick gewinnen in Chancen und Risiken automatischer Sprachverarbeitung

Compiler, Sprachassistenten, Sprachbedienung,  Bots, Turing-Test

Lernbereich 7: Informatisches Projekt 10 Ustd.

Kennen grundlegender Arbeitstechniken des  Projektmanagements

klassischer oder agiler Ansatz

Anwenden von Arbeitstechniken in einem Projekt

Verknüpfung von Inhalten aus den Lernbereichen 1 bis 6 und 8

Kostenplanung, Stakeholderanalyse

Kreativitätstechniken

Dokumentation des Projektverlaufs und der Ergebnisse

Reflexion von Projekten

magisches Dreieck des Projektmanagements 

Lernbereich 8A: Künstliche Intelligenz 8 Ustd.

Kennen von Grundlagen Künstlicher Intelligenz

Begriffsbestimmung Künstliche Intelligenz

schwache und starke Künstliche Intelligenz,  Künstliche Superintelligenz

Überblick zu den Teilbereichen der Künstlichen Intelligenz

Maschinelles Lernen, Symbolische Künstliche  Intelligenz 

Übertragen von Verfahren des Maschinellen Lernens auf praktische Anwendungen

lineare Regression

Entscheidungsbäume

künstliche Neuronale Netze mit Deep Learning

genetische Algorithmen

KMeans, Vektorquantisierung

Q-Table-Learning

Beurteilen der gesellschaftlichen Auswirkungen  durch Anwendungen der Künstlichen Intelligenz

Wahrnehmung subjektiver Modellierungsansätze  als objektive Tatsachen Quantifizierung der Welt

Lernbereich 8B: Softwareentwicklung 8 Ustd.

Einblick gewinnen in die Grundlagen der  Softwarearchitektur

Model-View-Controller, Monolith

Kennen von Ansätzen der Softwareentwicklung

Vergleich der Ansätze

klassische Softwareentwicklung 

Wasserfallmodell, V-Modell

agile Softwareentwicklung

Sprints, Prototyping

Übertragen der Kenntnisse zu einer Methode der  Softwareentwicklung auf die Implementierung  einer Problemlösung

Lernbereich 8C: Prozessautomatisierung 8 Ustd.

Kennen der Grundlagen der Prozessautomatisierung

Modelle zur Veranschaulichung

Steuerkette, Regelkreis

Messen, Steuern, Regeln 

Methoden und Werkzeuge zur Regelung von  Prozessen

Übertragen der Kenntnisse zur Prozessautomatisierung auf Informatiksystem

Mikrocontroller mit Sensoren und Aktoren Robotikbausatz

Internet of Things, Smart Home

Wahlbereich 1: 3D-Modellierung

Kennen der geometrischen Modellierung einfacher  Volumenkörper

Ansichten, Durchdringungen

z-Buffer

Übertragen der Kenntnisse auf die Herstellung von  3D-Objekten 

Wahlbereich 2: Quanteninformatik

Kennen der Unterscheidung zwischen  Quanteninformation und klassischer Information 

Quantenzustände

Qubit

quantenmechanische Phänomene

Superpositionsprinzip, Quantenverschränkung 

Einblick gewinnen in Anwendungsgebiete der  Quanteninformatik

Quantencomputer, Quantenkryptographie 

Sich positionieren zu Auswirkungen der  Quanteninformatik auf die Informationssicherheit

Notwendigkeit neuer Verschlüsselungsverfahren 

Wahlbereich 3: Wirtschaftsinformatik

Kennen des Unterschiedes zwischen immateriellen und materiellen Gütern

digitale Güter

Übertragen der Grundkonzepte der  Netzwerkökonomie auf verschiedene Märkte

Skaleneffekte

Fixkosten

Netzwerkeffekte

Fernsehprogramm, Telefonnetzwerk, soziale  Medien

Plattform-Ökonomie

Lock-in-Effekt

Wechselkosten

proprietäre Standards

Sich positionieren zur gesellschaftlichen Bedeutung unterschiedlicher Finanzierungsmodelle für  Software 

Einmalzahlung, Abonnent 

Werbung, Datenauswertung

Open Source

Spenden, öffentliche Aufträge

Wahlbereich 4: Informatik und Ökologie

Kennen von Chancen und Risiken von  Informatiksystemen

Energieverbrauch

Internet, Algorithmen, Hardwareherstellung, Serverfarm, Kryptowährung (Proof-of-Work)

Fahrstreckenoptimierung, Stauvermeidung 

Rohstoffverbrauch

benötigte und eingesparte Ressourcen, seltene  Erden, geplante Obsoleszenz, kurzer  Produktlebenszyklus

Kennen von Umweltschutzmaßnahmen in der  Informations- und Kommunikationstechnologie

Green IT

energieeffiziente, ressourcenschonende und  schadstoffarme Herstellung und Nutzung von informatischen Systemen, lange Haltbarkeit,  Reparierbarkeit, Recycling

Nachhaltigkeitskonzepte

Smart Farming

Übertragen von Umweltschutzmaßnahmen auf nachhaltige Nutzung von informatischen Systemen

Jahrgangsstufen 11/12 - Leistungskurs

Ziele

Modellieren und Implementieren

Die Schüler analysieren komplexe Problemstellungen, um auf dieser Grundlage eine problemadäquate  Lösung zu modellieren und zu implementieren. Sie entwerfen algorithmische Problemlösungen, generieren eine Künstliche Intelligenz, modellieren komplexe Datenstrukturen und wenden Konzepte und Methoden zur Gestaltung und Entwicklung vernetzter Systeme an. Zur Umsetzung der Modelle setzen sie Programmierumgebungen, Datenbankmanagementsysteme, Simulationssoftware und andere geeignete  informatische Werkzeuge ein. 

Die Schüler wenden Konzepte und Methoden der Softwareentwicklung zur Gestaltung und Entwicklung  von Informatiksystemen unter Beachtung von Aspekten der Softwareergonomie an. Zur Implementierung  einer Softwarelösung setzen sie eine Entwicklungsumgebung ein und nutzen diese auch zur objektorientierten Programmierung. Sie testen ihre Lösungen und überarbeiten systematisch die entwickelten Modelle und Implementierungen.

Die Schüler nutzen Werkzeuge zur Planung, Umsetzung und Versionsverwaltung komplexer Softwareprojekte. 

Begründen und Bewerten

Die Schüler vergleichen und bewerten Algorithmen hinsichtlich ihrer Effizienz. Sie analysieren an Beispielen die Komplexität von Algorithmen, diskutieren die praktischen und theoretischen Grenzen der Algorithmierung. Sie erläutern prinzipielle und praktische Grenzen der Berechenbarkeit.

Die Schüler begründen komplexe informatische Sachverhalte und entwickeln dafür Argumentationsketten. Sie bewerten die Eignung von Informatiksystemen anhand fachlicher sowie für die Nutzung relevanter Kriterien und die gesellschaftlichen Auswirkungen der Nutzung der von ihnen entwickelten Lösungen.

Die Schüler bewerten ihre eigenen sowie die kollaborativen Arbeitsprozesse und deren Ergebnisse und  ziehen daraus Schlüsse für ihr zukünftiges Handeln.

Die Schüler bewerten Informatiksysteme hinsichtlich der Informationssicherheit und diskutieren diese  anhand von Anwendungsfällen. Sie setzen sich mit Chancen und Risiken von Informatiksystemen auseinander, ziehen daraus Rückschlüsse für das eigene Verhalten und reflektieren ihre Entscheidungen im  gesamtgesellschaftlichen Kontext. 

Strukturieren und Vernetzen

Die Schüler verknüpfen ihr Wissen aus den verschiedenen informatischen Teilgebieten für ein tieferes  Verständnis informatischer Fragestellungen und zur Gewinnung neuer Erkenntnisse. Sie untersuchen  Abläufe und Wirkzusammenhänge unter informatischen Aspekten.

Die Schüler strukturieren ihr Wissen und ihren Wissenserwerb selbstständig und unter Nutzung von Informatiksystemen. Sie übertragen ihre Erkenntnisse auf neue, zunehmend komplexere Problemstellungen und verknüpfen informatische Inhalte fachübergreifend und im außerschulischen Kontext. 

Kommunizieren und Kooperieren

Die Schüler erläutern informatische Sachverhalte im historischen und gesellschaftlichen Kontext der Entwicklung der Fachwissenschaft fachsprachlich korrekt. Sie kommunizieren adressatengerecht und stellen  problembezogene Fragen.

Die Schüler wählen selbstständig digitale Kommunikations-, Kooperations- und Kollaborationssysteme  zweckangemessen aus, verwenden diese sachgerecht und reflektieren deren Einsatz.

Die Schüler arbeiten bei der Lösung informatischer Probleme kooperativ und kollaborativ zusammen. Sie  diskutieren Strategien der Problemlösung und reflektieren diese. Dabei nutzen sie geeignete Methoden  und Werkzeuge zur Dokumentation und Versionsverwaltung. Sie wenden Vorgehensmodelle bei der  Durchführung ihrer Projekte an.

Die Schüler setzen sich mit aktuellen fachwissenschaftlichen Themen auseinander und positionieren sich  dazu.

Darstellen und Interpretieren

Die Schüler stellen Modelle, Algorithmen und andere informatische Sachverhalte grafisch und sprachlich  strukturiert dar. Dabei wählen sie problemadäquat eine Darstellungsform aus und reflektieren die getroffene Auswahl kritisch. Sie passen Darstellungen zielgerichtet an neue Anforderungen an. 

Sie interpretieren und bewerten Darstellungen höherer Komplexität, in neuen Kontexten oder unbekannten Darstellungsformen.

Sie nutzen Fehlermeldungen für die Korrektur von implementierten Lösungen.

Für das Management von Projekten nutzen die Schüler informatische Werkzeuge zur Darstellung der  Projektphasen einschließlich des geplanten Ablaufes und der Abfolge von Projektschritten. Sie dokumentieren Problemlösungen mit angemessenen Darstellungsmitteln. 

Lernbereich 1: Technische Informatik 18 Ustd.

Kennen theoretischer Grundlagen

Binär- und Hexadezimalsystem

rechnerinterne Zahlenformate

Gleitkommazahlen

Zweierkomplement

Festkommazahlen

Zeichenkodierung 

ASCII-Code, Unicode

Boolesche Algebra

NOT, AND, OR und deren Verknüpfungen

Wahrheitstabellen

Doppelnegation, Kommutativ-, Assoziativ- und Distributivgesetz, De Morgansche  Regeln

Vereinfachung boolescher Ausdrücke

Übertragen der theoretischen Grundlagen auf die  Umsetzung in Schaltnetzen

Einsatz von Simulationssoftware in praktischen Übungen

Schaltnetz-Analyse

Schaltnetz-Synthese

Umsetzung einer booleschen Funktion in eine  Hardware-Schaltung

Standardschaltnetze Halb- und Volladdierer

Einblick gewinnen in die Herstellung von Mikrochips

Übertragen der Kenntnisse zur Rechnerarchitektur auf aktuelle Hardware

Von-Neumann-Rechner, Entwicklungen und Standards beachten 

Prozessoren

Befehlssatz, Taktfrequenz, Energieeffizienz,  Multi-Threading

Arten von Speichersystemen

optisch, elektromagnetisch und elektronisch

Beurteilen der Einsatzmöglichkeiten von Systemsoftware

Vergleich von kommerzieller mit Open-Source-Systemsoftware

Klassifizierung und Auswahl für verschiedene Informatiksysteme 

Einblick gewinnen in die nachhaltige Nutzung von Hardware

Nutzungsdauer von Smartphones,  Elektroschrott, Reparierbarkeit

Lernbereich 2: Datenstrukturen und Algorithmen 32 Ustd.

Kennen von komplexen Datenstrukturen 

Baum

Graph

Liste

Stapel und Schlange

FIFO, LIFO

Kennen von strukturierten und dynamischen Datentypen

Nutzen von Unterprogrammen und Bibliotheken

Vergleich statischer und dynamischer Datentypen

Feld

Array

Datei

Beherrschen der Implementierung komplexer Datenstrukturen sowie strukturierter und dynamischer Datentypen

Werteparameter

Referenzparameter

Beherrschen der Arbeit mit Unterprogrammen

Struktur von Unterprogrammen

Verwendung von Parametern

Kennen algorithmischer Problemlösestrategien

Divide-and-Conquer

Backtracking

Traversierung

Anwenden der Problemlösestrategien auf die Implementierung

Fraktale, Dijkstra, Sortieralgorithmen, kryptographische Verfahren, rekursive  Lösungsstrategien, sequentielle und binäre Suchverfahren, Hash-Suchverfahren

Rekursion und Iteration

Kennen algorithmischer Prinzipien zur Verarbeitung von großen, komplexen und sich dynamisch ändernden Datenmengen 

Big Data

Datenflusssysteme 

Lernbereich 3: Komplexität von Algorithmen und Berechenbarkeit 14 Ustd.

Kennen des erweiterten Algorithmusbegriffes

Eigenschaften von Algorithmen

Beurteilen der Effizienz und Komplexität von Algorithmen

Sortieralgorithmen, Suchalgorithmen Problem des Handlungsreisenden, Vierfarben-Problem, Brücken-Problem, Primfaktorzerlegung

Komplexitätsklassen

Nachweis der Komplexität

Zeit- oder Aufwandskomplexität  

Kennen von Grenzen der Berechenbarkeit

technisch und theoretisch

algorithmische Unlösbarkeit

Halteproblem

P-Probleme

NP-Probleme

Rucksackproblem, Problem des  Handlungsreisenden, Hamiltonkreis

exponentieller Aufwand

Näherungslösungen

Churchsche These

Beurteilen von Entscheidungsproblemen

berechenbare und nicht berechenbare Funktion

entscheidbare und unentscheidbare Menge

Lernbereich 4: Programmierparadigmen 25 Ustd.

Kennen von Programmierparadigmen

imperativ

objektorientiert

funktional

logisch

Kennen der Klassifizierung von Programmiersprachen

Assembler, höhere Programmiersprachen

Kennen von Begriffen der objektorientierten Programmierung

Klasse und Objekt

Attribut und Attributwert

Methode

Aggregation und Assoziation

Vererbung, Polymorphie und Kapselung

Botschaft und Ereignis

Gestalten einer Problemlösung mittels objektorientierten Paradigma

Lernbereich 5: Softwareentwicklung 15 Ustd.

Einblick gewinnen in die Grundlagen der Softwarearchitektur

Model-View-Controller, Monolith

Kennen von Ansätzen der Softwareentwicklung

Vergleich der Ansätze

klassische Softwareentwicklung

Wasserfallmodell, V-Modell

agile Softwareentwicklung 

Sprints, Prototyping 

Kennen des Konzepts der Versionsverwaltung bei der Softwareentwicklung 

Software zur Versionsverwaltung

Anwenden von Methoden der agilen Softwareentwicklung

Lernbereich 6: Sprachen und Automaten 18 Ustd.

Kennen des Aufbaus von Sprachen

Vergleich natürlicher und formaler Sprache

Syntax

Semantik

Beherrschen des Umgangs mit Grammatiken

Nichtterminale, Terminale, Produktionsregeln, Startsymbol

Backus-Naur-Form

Ableiten von Wörtern

Chomsky-Hierarchie

Kennen der Klassifizierung von Automaten

Unterscheidung von Automatentypen

deterministischer endlicher Automat, nichtdeterministischer endlicher Automat,  Turingmaschine, Kellerautomat, Registermaschinen

Entwurf endlicher Automaten

Übergangsgraph, formale Definition

Grenzen endlicher Automaten, Palindrome

Prüfen und Ableiten von Wörtern

Übertragen der Kenntnisse auf die wechselseitige Überführung zwischen Grammatiken und  Automaten bei regulären Sprachen

Übertragen der Kenntnisse zur Syntax und  Semantik auf die Übersetzung formaler Sprachen

Funktionsprinzipien von Compiler und Interpreter

Übersetzungsprozess

lexikalische Analyse durch Scanner

syntaktische Analyse durch Parser

Einblick gewinnen in Chancen und Risiken automatischer Sprachverarbeitung

Compiler, Sprachassistenten, Sprachbedienung,  Bots, Turing-Test

Lernbereich 7: Rechnernetze 20 Ustd.

Kennen des Aufbaus von Rechnernetzen

physische und logische Topologien

Baum, Stern, vermaschte Topologie

Übertragungsmedien

physische Übertragung von Daten

Funk, Kabel, Lichtwellenleiter

zentrale und dezentrale Netzwerkdienste

Messenger-Dienste, E-Mail, DNS, Blockchain

Vermittlungsverfahren

Nachrichten-, Paketvermittlung, Datagrammprinzip

Übertragen der Kenntnisse zum Aufbau von  Rechnernetzen auf die Modellierung von Netzwerken

Simulationsprogramm

Adressierung und Routing mittels Internetprotokoll

IP-Adressen, Routingtabellen

Adressvergabe

DHCP

Netzwerksegmentierung

CIDR, Subnetting, VLSM, VLANs

Namensauflösung

DNS, DNS over HTTPS

Übertragen der Kenntnisse zur Sicherheit von  Informationen auf die Umsetzung in  Rechnernetzen

Identifizierung und Authentifizierung

RADIUS, Zwei-Faktor-Authentifizierung,  Authentifizierung mit biometrischen Merkmalen

Transportwegverschlüsselung

TLS, VPN

Zertifikate

Public-Key-Zertifikate, S/MIME, PGP

Anwenden der Kenntnisse über Netzwerke auf die  praktische Realisierung eines Netzwerkes

vernetzte Einplatinenrechner, Netzwerk aus eigenen Geräten

Lernbereich 8: Informationssicherheit 20 Ustd.

Kennen von Anforderungen an die  Informationssicherheit

Datensicherheit, Datensicherung, Datenschutz

Vertraulichkeit

Integrität

Authentizität

Verbindlichkeit

Verfügbarkeit

Beurteilen symmetrischer und asymmetrischer  Verfahren zur Gewährleistung der Vertraulichkeit  von Informationen

DES, AES, RSA, ElGamal, XOR

Grundprinzipien

Schlüsselpaar, Einweg- und Falltürfunktion, symmetrische, asymmetrische und hybride  Verfahren

Modulo-Arithmetik

Einsatzgebiete

Kommunikation in Netzwerken, Verschlüsselung von Datenträgern 

Sicherheit

sicherer Schlüsselaustausch, Rechenaufwand

Kennen von Verfahren zur Gewährleistung der  Integrität, Verbindlichkeit und Authentizität von Informationen

One-Way-Hash-Funktion

Blockchain

digitale Signaturen

Beherrschen einer Maßnahme zur Gewährleistung  der Verfügbarkeit von Informationen

Kontext persönlicher Datensicherung

cloudbasierte Speicher

Datensicherung

Komplettsicherung, differentielle und inkrementelle Sicherung

RAID 

Kennen von Verfahren der Kryptoanalyse

Brute-Force-Methode

Häufigkeitsanalyse

Social Engineering

Open Source Intelligence

Sich positionieren zu Fragen der Informationssicherheit und zum Datenschutz

kryptographische und nichtkryptographische Verfahren

Steganografie, Bildforensik

Prinzipien des Datenschutzes

Datensparsamkeit, Erforderlichkeit, Zweckbindung, Recht auf informationelle  Selbstbestimmung

rechtliche Rahmenbedingungen: Datenschutz-Grundverordnung, Bundesdatenschutzgesetz, Sächsisches Datenschutzgesetz

Lernbereich 9: Datenmanagement 35 Ustd.

Kennen von Problemstellungen des  Datenmanagements in verschiedenen Bereichen

Open Data, Big Data Behörden, Werbung, Medizin Nutzungsverhalten, Soziale Netzwerke

Internet of Things

Kennen von Phasen des Datenmanagements

Data Life Cycle

Modellieren und Implementieren von Datenmodellen

Erfassen, Beschaffen, Bereinigen, Analyse, Evaluierung, Visualisieren, Austausch, Löschen und Archivieren von Daten

Beurteilen von Datenquellen hinsichtlich Bias und Verlässlichkeit

Verlässlichkeit von Selbstauskünften, repräsentative Daten, fehlende gesellschaftliche Gruppen, Urheber

Kennen der Möglichkeiten zur Erstellung einer Datenbasis

zielgerichtete Datenerfassung

Datenextraktion

reguläre Ausdrücke, Normalisierung von Werten

Datenbereinigung

fehlende Werte

Kennen von Datenbankmodellen

relational, objektorientiert, hierarchisch

Anwendungsbereiche

Einordnung in CAP-Theorem

Anwenden des relationalen Datenmodells

Entity-Relationship-Modell

Relationenmodell

Normalisierungen

Beherrschen der Umsetzung von Datenmodellen zur elektronischen Datenverwaltung mit einem relationalen Datenbanksystem

Auswertung verknüpfter Daten mit SQL

Visualisierung von Daten

Kennen von Möglichkeiten zum Datenaustausch über standardisierte Datenformate 

XML, CSV, SQL-Dump

API

Sich positionieren zur Erfassung, Verarbeitung und dauerhaften Speicherung verschiedener Daten im gesellschaftlichen Kontext

Archivierung von Daten, Quantifizierung der Welt, Unterschied von Korrelation und Kausalität

Lernbereich 10: Künstliche Intelligenz 18 Ustd.

Kennen von Grundlagen Künstlicher Intelligenz

Begriffsbestimmung Künstliche Intelligenz

schwache und starke Künstliche Intelligenz, Künstliche Superintelligenz 

Überblick zu den Teilbereichen der Künstlichen Intelligenz

Symbolische Künstliche Intelligenz

Expertensystem, Wissensgraph

Anwendung

Logik

Maschinelles Lernen

überwachtes Lernen

unüberwachtes Lernen

bestärkendes Lernen

Anwenden von Verfahren des Maschinellen Lernens zum Generieren einer Künstlichen  Intelligenz

Auswahl eines Algorithmus

lineare Regression

Entscheidungsbäume

künstliche neuronale Netze mit Deep Learning

genetische Algorithmen

KMeans, Vektorquantisierung

Q-Table-Learning 

Sammeln und Aufbereiten der Daten

Auswahl eines Algorithmus

Test und Anpassung

Sich positionieren zur Nachvollziehbarkeit,  Erklärbarkeit, Zuverlässigkeit und Bias von Künstlicher Intelligenz

Beurteilen der gesellschaftlichen Auswirkungen durch Anwendungen der Künstlichen Intelligenz

Wahrnehmung subjektiver Modellierungsansätze  als objektive Tatsachen

Quantifizierung der Welt

Lernbereich 11: Informatisches Projekt 15 Ustd.

Kennen der Grundlagen des Projektmanagements

Arbeitstechniken des Projektmanagements

Kostenplanung, Stakeholderanalyse, Risikomanagement

Kreativitätstechniken

Reflexion von Projekten

magisches Dreieck des Projektmanagements 

Vergleich des klassischen und agilen Projektmanagements

Planung, Durchführung, Arbeitstechniken

Gestalten eines Projektes

Verknüpfung von Inhalten aus den Lernbereichen 1 bis 10 und 12

Zerlegung in Teilaufgaben

Projektstrukturplan Kanban, User Stories

Sprint

Ablaufplanung

GANTT-Diagramm

Iterationen

Lernbereich 12A: Quanteninformatik 10 Ustd.

Kennen der Unterscheidung zwischen  Quanteninformation und klassischer Information

Quantenzustände

Hadamard-Gate

Quantenbit

Quantengitter

Kennen von Möglichkeiten der Anwendung  quantenmechanischer Phänomene in der Informationsverarbeitung

Superpositionsprinzip

Quantenverschränkung

Einblick gewinnen in Anwendungsgebiete der Quanteninformatik

Quantencomputer

Quantennetzwerke

Quantenkryptographie

Quantenkommunikation

Sich positionieren zu Auswirkungen der  Quanteninformatik auf die Informationssicherheit

Notwendigkeit neuer Verschlüsselungsverfahren

Lernbereich 12B: 3D-Modellierung 10 Ustd.

Einblick gewinnen in die digitale Repräsentation von 3D-Objekten

Anwenden von Datenstrukturen in der Modellierung von Volumenkörpern 

eindeutige Beschreibung der Position von  Punkten und Objekten in einem geometrischen Raum 

kartesisches 3D-Koordinatensystem 

Achsen, Ebenen, Vektoren

Einsatz von 3D-CAD-Software

geometrisches Modellieren

einfache Volumenkörper

Ansichten, Durchdringungen

z-Buffer

Einblick gewinnen in technische Verfahren der Herstellung von 3D-Objekten

3D-Druck, CNC, Laser-Gravur

Übertragen der Kenntnisse auf die Herstellung von  3D-Objekten mit einem technischen Verfahren

Lernbereich 12C: Prozessautomatisierung 10 Ustd.

Kennen der Grundlagen der Prozessautomatisierung

Modelle zur Veranschaulichung

Steuerkette, Regelkreis

Messen, Steuern, Regeln

Methoden und Werkzeuge zur Steuerung und Regelung von Prozessen

Anwenden der Kenntnisse zur Prozessautomatisierung auf Informatiksysteme 

Mikrocontroller mit Sensoren und Aktoren

Robotikbausatz

Smart Home 

Lernbereich 12D: Webtechnologien 10 Ustd.

Einblick gewinnen in die Bereitstellung von und den Umgang mit Informationen in webbasierten  Systemen

Hypertext-Dokumente, Webbrowser, Client-Server-Prinzip

Kennen von Grundlagen der Erstellung statischer Webseiten

Elemente einer Dokumentenauszeichnungssprache

Trennung von Inhalt und Layout

Kennen von Grundlagen der Erstellung dynamischer Webanwendungen 

statische versus dynamische Webseiten

HTTP-Protokoll

Response, Request, HTTPS

clientseitige Technologien

Event-Handler

serverseitige Technologien 

Übertragen der Programmierkenntnisse auf eine Skriptsprache zur Erstellung von Webanwendungen

client- oder serverseitige Skriptsprache

Einsatz von Webframeworks

Variablen und Typen, Operatoren und Ausdrücke, Kontrollstrukturen, Funktionen,  Objekte

Einblick gewinnen in die Integration einer Datenbank in eine Webanwendung

Kennen von Grundbedrohungen und Sicherheitsmechanismen bei Webanwendungen

Verlust von Integrität, Anonymität, Vertraulichkeit, Zugriffskontrolle

Wahlbereich 1: Betriebssysteme

Kennen der Definition und Aufgaben eines  Betriebssystems

Abgrenzung Betriebssystem und systemnahe Software

Schichtenmodell

Betriebsmittelverwaltung

Hardware, Software 

Dateisysteme, Speicher

Betriebssystem als virtuelle Maschine

Kennen grundlegender Betriebssystemkonzepte

Prozessverwaltung

Prozesse, Threads

Datei- und Speicherverwaltung

Dateirechte

Swapping, Paging, Segmentierung

Nutzer- und Gruppenverwaltung

Paket- und Softwareverwaltung

Übertragen der Kenntnisse zu Betriebssystemen auf ein reales Betriebssystem

Betriebssystemtools zur Ereignisprotokollierung,  Leistungsüberwachung und Prozessverwaltung

Sich positionieren zur Vielfalt von Betriebssystemen

Open Source und proprietäre Systeme Betriebssysteme für mobile Geräte, Desktop und  Server

Wahlbereich 2: Wirtschaftsinformatik

Kennen der Kriterien des vollkommenen Marktes

Kennen des Unterschieds zwischen immateriellen und materiellen Gütern

digitale Güter

Beherrschen der Grundkonzepte der Netzwerkökonomie für verschiedene Märkte 

Skaleneffekte 

Fixkosten 

Netzwerkeffekte

Fernsehprogramm, Telefonnetzwerk, soziale Medien

Plattformökonomie

Lock-In-Effekt

Wechselkosten proprietäre Standards 

Kennen typischer Aufgabenbereiche und Prozesse im IT-Bereich

Softwarelebenszyklus

Leitung, Entwicklung, Qualitätssicherung,  Controlling, Marketing, Support, Vertrieb,  Buchhaltung, Personalabteilung, Rechtsabteilung

Einblick gewinnen in die Kostenstruktur von Software

Amortisierungsgrenze für Software

Beurteilen der gesellschaftlichen Bedeutung von Software-Finanzierungsmodellen

Einmalzahlung, Abonnent

Werbung, Datenauswertung

Open Source

Spenden, öffentliche Aufträge

Wahlbereich 3: Informatik und Ökologie

Kennen von Chancen und Risiken von Informatiksystemen

Energieverbrauch 

Internet, Algorithmen, Hardwareherstellung, Serverfarm, Kryptowährung (Proof-of-Work)

Fahrstreckenoptimierung, Stauvermeidung

Rohstoffverbrauch

benötigte und eingesparte Ressourcen, seltene Erden, geplante Obsoleszenz, kurzer  Produktlebenszyklus

Schadstoffemissionen

Kennen von Umweltschutzmaßnahmen in der Informations- und Kommunikationstechnologie

Green IT

energieeffiziente, ressourcenschonende und schadstoffarme Herstellung und Nutzung von informatischen Systemen, lange Haltbarkeit,  Reparierbarkeit, Recycling 

Simulation ökologischer Modelle 

Klimamodelle, Wüstenverbreitung, Artensterben

Nachhaltigkeitskonzepte

Smart Farming

Übertragen von Umweltschutzmaßnahmen auf nachhaltige Nutzung von Informatiksystemen 

Reparierbarkeit

Lebenszyklus von Hardware und Software,  Fehlersuche und Analysestrategien, Austausch  von Akkumulator oder Display, Installation alternativer Betriebssysteme auf End-of-life-Geräten 

Wiederverwendung

gebrauchte Hardware 

schulische Endgeräte

Recycling

Wertstoffhöfe

Sich positionieren zum eigenen Konsum- und  Nutzungsverhalten im digitalen Zeitalter

Wahlbereich 4: Mathematische Methoden in der Informatik

Kennen von Informatiksystemen als Werkzeuge in  der Mathematik

Näherungsverfahren, Optimierung,  Fehleranalyse, Regressionsverfahren,  Zahlentheorie, Graphentheorie, Simulationen

Übertragen der Kenntnisse von Rekursion und  Iteration auf numerische Verfahren

Heron-Verfahren, Newton-Verfahren, Lösen linearer Gleichungssysteme, Interpolation,  Regression, Differentiation, Integration 

Kennen von Grenzen numerischer Lösungen für mathematische Problemstellungen 

Darstellbarkeit reeller Zahlen, Rundungsfehler,  Konvergenzgüte

Einblick gewinnen in das Beweisen mathematischer Sätze unter Nutzung von Informatiksystemen

automatisierte Theorembeweiser, interaktive  Theorembeweiser

Vierfarbensatz, Keplersche Vermutung,  Boolesche pythagoräische Tripel

Auswirkung der Künstlichen Intelligenz auf den  Beweisvorgang

Wahlbereich 5: Generative Kunst

Kennen der Grundlagen zur Erstellung generativer Kunst

Entwicklungsumgebungen für generative Kunst

geometrische Formen 

Klassen für geometrische Formen

Farbenlehre und Farbcodes

Zufallsfaktoren

Funktionen zur Erzeugung von zufälligen  Parametern 

Rekursion

Künstliche Intelligenz

Anwenden der Grundlagen auf das Modellieren  und Implementieren von generativer Kunst

zufällige Generierung

strukturierte Generierung 

Fraktale, Mandelbrot, Kochkurve

grafische Darstellung der Kreiszahl Pi 

Sich positionieren zur Urheberschaft bei generativer Kunst

anteiliger Beitrag von Mensch und Maschine bei der Erstellung eines Kunstwerkes

gemeinsame Werke von Mensch und Maschine

Einblick gewinnen in weitere Methoden zur Erzeugung von generativer Kunst

Big Data, Maschinelles Lernen

aktuelle Ausstellungen

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