Informatik

Neue Perspektiven

Starter KitIn Anbetracht der Umsetzung der neuen Rahmenpläne - auch im Fach Informatik - wurde unter den Wahlthemen neu abgewogen. Hinzugekommen ist unter anderem das Thema "Physical Computing", welches die Auseinandersetzung mit der Computerhardware näher fokussiert und Programmierung ein Stück weit erlebbarer machen kann.

Über den Förderverein der Schule konnten diverse Elektronik-Kits (s. Abbildung) zur Umsetzung angeschafft werden, welche im fächerübergreifenden Unterricht mit dem Technik-Kurs mit weiterer lebensnaher "Hardware" kombiniert werden.

 

 

Im ersten Kontakt wurden einige Komponenten des abgebildeten Kits zu einer kleinen Schildkrötensimulation arrangiert. Eine lichtempfindliche Schildkröte streckt bei Dunkelheit ihr Köpfchen aus dem Panzer. Ab einer gewissen Helligkeit zieht sie ihren Kopf wieder ein.

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Verbaut wurden zwei LEDs, ein Servomotor, ein Helligkeitssensor und ein Soundsensor. Der Helligkeitssensor steckt auf dem analogen Anschluss 3, der Soundsensor auf digital 5 und die LEDs auf digital 2 sowie digital 3.

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Die zugehörige Programmierumgebung verwendet vergleichsweise intuitive Bausteine.

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Weitere Informationen zum Fach

Das Fach Informatik unterstützt die schulische Schwerpunktsetzung in der Sek I und Sek II fachlich und überfachlich. Als Voraussetzung hierfür ist die Stundentafel am Einstein-Gymnasium für alle Schülerinnen und Schüler um eine Stunde Informatik von der 7. bis 9. Jahrgangsstufe ergänzt. Erst somit kann eine informatische Grundbildung auch tatsächlich einen Beitrag leisten. Das Fach Informatik ist in der Lage, zu jedem anderen Unterrichtsfach einen Beitrag zu leisten. Ab der 10. Klasse kann der Informatikunterricht im Kurssystem zweistündig und bei entsprechender Wahl ab der 11. Klassevierstündig (Erweiterungskurs) erfolgen.

 

Fachbezogener Beitrag
Ohne Zweifel beeinflussen Informatiksysteme die Persönlichkeitsentwicklung innerhalb der Informationsgesellschaft, die Arbeitswelt oder sie ermöglichen neue Lernkulturen. Dies spiegeln die im Rahmenlehrplan verankerten Kompetenzstandards und Themen wieder. Im Informatikunterricht entwickeln Schülerinnen und Schüler Kompetenzen in folgenden Bereichen:

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Die fachbezogenen Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen bilden die Grundlage zur fächerverbindenen Bewusstseinsbildung und einem fächerverbindenen Denken. In der Praxis ersichtlich wird in den zunehmenden "neuen" interdisziplinären Studienfächern, z.B. Bioinformatik, Wirtschaftsinformatik, Geoinformatik oder Umweltinformatik.

 

Außerschulische Kooperationspartner
Für die außerschulische Kooperation steht uns an erster Stelle das Instutut für Informatik an der Universität Potsdam zur Seite. Darüber hinaus gibt es eine Kooperation mit dem Hasso-Plattner-Institut (HPI), der Fachhochschule Brandenburg und dem Softwarehersteller ORACLE. Genutzt werden die Kontakte u.a. für Unterrichtsprojekte und Gastvorlesungen.

 

Technische Voraussetzungen
Die Schule verfügt über drei vollausgestattete Computerräume für die Informatik sowie einen Computerarbeitsraum für die individuelle Arbeit in Freistunden und Pausen. SmartBoards werden genutzt. Alle Räume sind mit dem Schulnetzwerk über LAN und dem Internet vernetzt. Ab der Klassenstufe 9 werden Apps als zukunftsweisende Art von Programmen im Informatikunterricht entwickelt. Die Synchronisation mit den mobilen Endgeräten erfolgt über WLAN.

 

Softwarenutzung
Als Office-Software kommt Microsoft Office 2013 sowie Office 365 edu zum Einsatz. Ansonsten bevorzugt die Schule grundsätzlich kostenfrei erhältliche Software, so dass alle unterrichtlichen Tätigkeiten prinzipiell auch zu Hause nachvollzogen werden können. Für einfache Webseitenentwicklung wird der Phase 5 HTML Editor genutzt. Für die Entwicklung komplexerer Anwendungen mit PHP und SQL-Datenbankanbindung kommt 
Microsoft Webmatrix zum Einsatz. Der Programmiereinstieg wird mit Scratch bzw. App Inventor beschritten. Die Programmierung ab Klasse 10 erfolgt mit dem Java-Editor. Für Übungen zur Kryptographie und Kryptoanalyse werden u.a. Cryptool und Stegano verwendet. Das Thema Automaten und Sprachen wird duruch die AtoCC-Sammlung bereichert. Der MOPS-Simulator veranschaulicht die Funktionsweise des Von-Neumann-Rechners. Mittels Filius werden Computernetze virtuell konstruiert und simuliert. Ähnliches ist mit Simulo für logische Schaltungen möglich. Der SWI-Prolog Editor ermöglicht einen leichten Einstieg in die logische Programierung.

 

Informatikwettbewerbe
Unsere Schülerinnen und Schüler nehmen regelmäßig an landes- und bundesweiten Wettbewerben teil. Dazu werden sie von uns während des Unterrichts und auch nach dem Unterricht darauf vorbereitet. Teilgenommen wird am:

 

Unterrichtsinhalte

7. Klasse: Grundlagen der Informatik und Textverarbeitung mit Word 2013

  • Information und Daten (z.B. Benutzung des Computers zur Darstellung unterschiedlicher Daten; Dateiformate)
  • Grundprinzipien der Datenverarbeitung (EVAS-Prinzip; Aufbau eines Informatikssystems; Vernetzung)
  • Dateien und Verzeichnisse; Speichermedien und Speichereinheiten; Binärdarstellung von Daten
  • historische Entwicklung der Rechentechnik
  • Informatik und Gesellschaft (z.B. Auswirkung der Informationsgesellschaft in der Arbeitswelt)
  • Kennenlernen der Tastatur; Sonderzeichen
  • Attribute und Formate von Zeichen, Absatz und Seite
  • Praktische Formatierungsübungen bis hin zum offiziellen Brief nach der Norm DIN 5008:2011
  • Tabulatoren und Tabellen
  • Seitenformatierung
  • Grafiken aufbereiten (Zuschneiden, Unschärfen korrigieren, etc.)
  • Einbinden und Formatieren von Grafiken in einer Textverarbeitung

8. Klasse: Tabellenkalkulation mit Excel 2013 und computergestütztes Präsentieren mit PowerPoint 2013

  • Aufbau von Tabellen und Zellformatierung
  • Zellinhalte und deren Darstellung
  • Rechnen mit Formeln; Standardfunktionen Summe, Mittelwert, Wurzel, etc.
  • Zählen, Entscheiden und Vergleichen; Standardfunktionen Zählenwenn, Wenn, Sverweis
  • angewandte Übungen: BMI-Rechner; Spar- und Tilgungsrechnung
  • Datenflüsse in Datenflussdiagrammen darstellen
  • Diagramme erstellen und gestalten; Auswertung von Statstiken in Fächerverbindung mit Ma, Geo, PB, etc.
  • Übungen zum Aufbau der Hardware (Notebook, Beamer, Lautsprecher, Verbindungskabel, Presenter)
  • Informationsbeschaffung und deren Aufbereitung (Recherche, Speichern und Aufbereiten von Informationen)
  • Bestandteile einer MultiMedia-Präsentation
  • Erstellen und Gestalten von Präsentationsfolien
  • Kriterien für den inhaltlichen Aufbau
  • gelungene Vortragsweise; Rollenspiele
  • erstellte PowerPoint-Präsentationen erfolgen fächerübergreifen mit LER, Bio, De, etc.

9. Klasse: Computernetzwerke und Grundlagen der Algorithmik

  • Aufbau von Computernetzen und des Internets
  • Dienste des Internets und Informationssysteme
  • Soziale Netzwerke - Chancen und Risiken
  • visuelle Programmierung mit Scratch bzw. App Inventor
  • Übungen zur Programmierung
  • Umgang mit Softwaretools für die Programmierung
  • Datenypen; Kontrollstrukturen; Wertzuweisung
  • Probleme lösen mit Algorithmen

10. Klasse: Computergrafik, Fotobearbeitung und Vertiefung der Programmierung

  • Begriffe Pixelgrafik und Vektorgrafik
  • Objektorientierter Aufbau von Vektorgrafiken
  • Grafikformate, Farbmischung, Kompressionsarten
  • Praktisches Arbeiten mit Grafikprogrammen (Ebenen, Objekte; Skalieren; Kopieren; Farbwerte; Gamma)
  • Informationen verstecken mittels Steganographie
  • Schadsoftware: Viren und Trojaner; Schutzmaßnahmen
  • Physical Computing
  • visuelle Programmierung mit App Inventor/Entwicklung von Apps für Android Handys
  • Manipulation von Attributwerten durch Methoden
  • Standardmethoden: Funktionen, Prozeduren
  • Konvertierungsmethoden; mathematische Methoden
  • Einstieg in die Programmierung mit Java

11./12. Klasse: Themenvielfalt, stets angereichert mit aktuellen Vorgängen der digitalen Welt

Basiswissen

  • Grundbegriffe System, Modell, Datei, Algorithmus
  • Grundlegende Algorithmen und Datenstrukturen
  • Rechnerarchitektur und Grundlagen der technischen Informatik
  • Betriebssysteme
  • Netzwerke auf der Basis des 4-Schichtenmodells

Spezialthemen

  • Datenbanken und Informationssysteme
  • Spezielle Algorithmen und abstrakte Datentypen
  • Automaten und Sprachen
  • Objektorientierte Modellierung und Programmierung
  • Logische Modellierung und Programmierung
  • Softwareprojekt