Es gibt keinen Grund, warum irgendjemand
einen Computer in seinem Haus bräuchte.

Ken Olsen, 1977

In den letzten 40 - 50 Jahren hat sich offensichtlich viel verändert. Heutzutage ist der Computer in fast jedem Haushalt angekommen und darüber hinaus Smartphones, Tablets, intelligente Kühlschränke, smarte Fernseher, Glühbirnen, Thermostate und vieles mehr. Mit einer Ausbildung im Bereich der Informatik oder einem abgeschlossenem Informatikstudium ergeben sich hervorragende Jobchancen. Kenntnisse aus dem Bereich der Informatik werden aber auch in vielen naturwissenschaftlich und technisch ausgerichteten Studienfächern erwartet.

Informatik ist die Wissenschaft von der Analyse und Konzeption, der technischen Gestaltung und der konkreten Realisierung komplexer Informatiksysteme. Unter einem Informatiksystem wird eine spezifische Zusammenstellung von Hardware-, Software- und Netzwerkkomponenten zur Lösung eines Anwendungsproblems verstanden. Informatik hat daher neben mathematischen und ingenieurwissenschaftlichen auch gesellschafts-, und naturwissenschaftliche Züge. Obwohl die Hauptprodukte der Informatik im Unterschied zu den traditionellen Ingenieurwissenschaften immateriell sind, haben sie dennoch eine weitreichende Bedeutung in der Realität. Strategien zur Entwicklung eines Informatiksystems werden vor dem Hintergrund von Konzepten gemacht bzw. gewonnen, die nicht direkt aus Erfahrungen ableitbar sind. Die Informationsgesellschaft verlangt daher nach einer neuen, zusätzlichen Sichtweise innerhalb der Allgemeinbildung, der informatischen Bildung.

Im Informatikunterricht erhalten Schüler*innen vielfältige Gelegenheiten zur Entwicklung und Ausbildung von Kompetenzen, die sie befähigen, ihr Leben in einer Informationsgesellschaft selbstbestimmt zu führen und zu gestalten. In der Auseinandersetzung mit Problemstellungen aus dem Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologien werden Fähigkeiten und Fertigkeiten zur informatischen Analyse von Sachverhalten ausgebildet, die sich auf konkrete Lebenssituationen beziehen. Hierzu gehört der Umgang mit Modellierungs- und Strukturierungskonzepten, Softwarewerkzeugen und Programmiersprachen.

 

Unter- und Mittelstufe

Die Angebote am Gymnasium der Stadt Kerpen im Fachbereich Informatik umfassen in der Unter- und Mittelstufe:

  • Für interessierte Schüler*innen der Jahrgangsstufen 5-7 wird montags im 5. Block eine Scratch-AG angeboten. [Link]
  • In der Jahrgangsstufe 6 wird am MINT-Tag der Schule unter anderem das Projekt "Spion-Camp" aus dem Fachbereich der Informatik durchgeführt.
  • Im Rahmen der individuellen Förderung wird ein Profilkurs in den Jahrgansstufen 8 und 9 zu den Themen „Programmieren" und „Modellrechner“ angeboten.
  • Das Fach Informatik wird am Gymnasium der Stadt Kerpen ab der Jahrgangsstufe 8 (Differenzierungsfächer: MNI und PTI) zweistündig unterrichtet und von etwa 40-50 Schüler*innen pro Jahrgang besucht. In der zweijährigen Laufzeit dieser Kurse wird in altersstufengerechter Weise unter anderem auf Grundlagen der Algorithmik am Beispiel einer didaktischen Lernumgebung, auf die technische Informatik am Beispiel von Schaltwerken und Schaltnetzen und auf Robotik eingegangen. Der Unterricht erfolgt dabei in enger Verzahnung mit Inhalten der Mathematik, den Naturwissenschaften, insbesondere der Physik, und der Technik.

 

 

Oberstufe

Im Informatikunterricht der gymnasialen Oberstufe erwerben die Schüler*innen über Medienanwendungen und die interaktive Nutzung von Medienangeboten Fähigkeiten zur kritischen und verantwortungsvollen Analyse, Modellierung und Implementierung komplexer Informatiksysteme. Dabei konzentriert sich der Unterricht stets auf fundamentale und zeitbeständige informatische Ideen, Konzepte und Methoden und schließt auch die Auseinandersetzung mit Fragen einer menschengerechten Gestaltung und der Sicherheit von Systemen sowie der Folgen und Wirkungen des  Einsatzes von Informatiksystemen ein. Schüler*innen werden so befähigt und motiviert, auch zukünftige Entwicklungen zu nutzen, zu verstehen, hinsichtlich ihrer Wirkungen zu beurteilen und sich aktiv an der Weiterentwicklung zu beteiligen.

Angepasst an die neuen Richtlinien und Anforderungen der Informatik wird im Oberstufenunterricht eine Auswahl folgender Inhalte behandelt:

Themen

Einführungsphase

(10)

Objektorientierte Programmierung

Einführung in die Programmiersprache Java mit BlueJ

Analyse, Entwurf und Implementierung einfacher Algorithmen

Algorithmen zum Suchen und Sortieren

Einsatz von Informatiksystemen und Wirkungen der Automatisierung

Qualifikationsphase

(11-12)

Objektorientierte Programmierung

Analyse, Entwurf und Implementierung von Algorithmen

Dynamische Datenstrukturen

Rekursion (GK) / Backtracking (LK)

Graphentheorie (LK)

Datenbanken

Endliche Automaten und Grammatiken regulärer Sprachen

Kellerautomaten (LK)

Scanner, Parser und Interpreter für eine reguläre Sprache

Möglichkeiten und Grenzen von Automaten und formalen Sprachen

Einzelrechner und Rechnernetzwerke

Nutzung von Informatiksystemen und deren Sicherheit

Wirkungen und Grenzen der Automatisierung 

 

Ausgangspunkt im Informatikunterricht ist häufig ein Problem mit lebensweltlichem Bezug. Schüler*innen erwerben und erweitern in der aktiven Auseinandersetzung mit komplexen Problemstellungen Kompetenzen, die sie zum selbstständigen informatischen Problemlösen befähigen. Mit der Aneignung von Strategien und Techniken zur strukturierten Zerlegung im Problemlöseprozess, zur Algorithmisierung von Abläufen sowie zur formalsprachlichen, grafischen oder symbolischen Beschreibung von Sachverhalten und Zusammenhängen erwerben die Lernenden Kompetenzen zur Bewältigung von Komplexität. Besonders erwähnenswert ist hierbei auch die notwendige Dokumentation für eine spätere Anwendung und die Pflicht zu kommentieren zur Vermeidung des Alzheimer-Gesetztes. 

Das Alzheimer-Gesetz der Programmierung:
Wenn du einen von dir vor zwei Wochen geschriebenen Code ansiehst,
kommt es dir vor als hättest du ihn noch nie gesehen.

Dan Hurvitz – Software-Entwickler

Insgesamt leistet das Fach Informatik in der gymnasialen Oberstufe damit einen wichtigen Beitrag zu einer erweiterten Allgemeinbildung und allgemeinen Studierfähigkeit der Schüler*innen. Dies geschieht in Einzel-, Gruppen- und Projektarbeit. Einige Beispiele seien exemplarisch angeführt:

 

Einführungsphase (Jahrgangsstufe 10)

Die Schüler*innen sollen lernen, in der Programmiersprache Java einfache Programme zu schreiben, die sie in ihrem Erfahrungsbereich anwenden können. Im Vordergrund stehen strukturiertes und systematisches Arbeiten sowie Konstruieren, Modellieren und Modularisieren.

Beispiele: Ticketautomat, Waage, Zeitanzeige, Notizbuch, Spielautomat, Lottosimulation, Zinsrechnung, Kontoführung, Bruchrechenprogramme, Such- und Sortierverfahren, Turtle Grafiken (Kochkurve, Sierpinski-Dreieck, Pythagoras-Baum, etc.).

 

Qualifikationsphase (Jahrgangsstufe 11 und 12)

In der Qualifikationsphase schließt sich eine Vertiefung und Verbreiterung der fachinhaltlichen und fachmethodischen Basiskenntnisse sowie die Erschließung neuer Themen an. In einem spiralförmig angelegten Unterricht werden Grundlagen aus der Einführungsphase auf höherem Niveau und in komplexen Zusammenhängen aufbereitet und fortgeführt. So werden dynamische Datenstrukturen wie Listen, Stapel, Schlangen, Bäume sowie systematische Problem-Lösungsverfahren erarbeitet und angewendet.

Dynamische Datenstrukturen

  • Warteschlange einer Verkehrskontrolle
  • digitale Einkaufsliste
  • selbstlernende KI über das Spiel "Nim-Spiel"

Graphentheorie

  • Algorithmen von Prim und Dijkstra
  • Travelling-Salesman: Berechnung des kürzesten Reiseweges eines Handlungsreisenden, der eine bestimmte Anzahl von Reisezielen mit gegebenen Abständen besuchen soll.

Datenbanken und Nutzung von Informatiksystemen und deren Sicherheit

  • Moderne Verschlüsselungsverfahren (RSA-Kryptologie)
  • Aufbau und Programmierung einer Datenbank

Anwendungen mit Verknüpfung aller Themengebiete

  • Chatprogramm
  • Netzwerkspiele (z.B. Client-Server-TicTacToe)
  • Spiele mit komplexer Gewinnanalyse (z.B. Monopoly) und mit Hilfe von Datenbanken (z.B. Poker)
  • Datenbankanwendungen (Fehlstunden- und Terminverwaltung)
  • Anwendungen dynamischer Datenstrukturen (Vokabeltrainer, Notizblock, etc...)

 

Abschließend sei angemerkt, dass der Schwerpunkt insbesondere im Leistungskurs auf einer exemplarisch vertieften wissenschaftspropädeutischen Ausbildung liegt. Im Anforderungsprofil sind dabei besonders gefordert:

  • Mathematische Grundkenntnisse und Fähigkeiten. Die Problemstellungen sind gegenüber der Mathematik, allerdings interessanter, vielseitiger und anwendungsbezogener.
  • Abstrakt logisches Denken und Kombinationsgeschick.
  • Systematisches und sauberes Arbeiten, Kreativität und Ideenreichtum

 

Wettbewerbe

Seit Jahren nehmen Schüler*innen unserer Schule erfolgreich an Informatik Wettbewerben teil wie an „Informatik Biber“, „Jugendwettbewerb Informatik“ und dem „Bundeswettbewerb Informatik“.

 

Lehrwerke

Als Lehrwerk ist in in der Oberstufe das Buch „Informatik“ des Schöningh-Verlags eingeführt. Die in den einzelnen Jahrgangsstufen genutzten Auflagen sind:

  • Jahrgangsstufe EF: Informatik 1, Ausgabe 2014
  • Jahrgangsstufe Q1 bis Q2: Informatik 2, Ausgabe 2015

 

Schulinterne Lehrpläne

Die schulinternen Lehrpläne Informatik finden Sie hier.

Das Leistungskonzept des Faches Informatik finden Sie in die schulinternen Lehrpläne integriert.

 

Ansprechpartner

Wildenburg, Rolf        Informatik, Mathematik         Fachvorsitz
Pardella Dr., Birgit Informatik, Mathematik         stellv. Fachvorsitz
Feldhoff Dr., Jochen          Informatik, Mathematik         Leiter IT

 

Die Fachschaft Informatik