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Informatik am Gymnasium

Die Informatik ist im neuen G8 an allen Ausbildungsrichtungen in der Unterstufe als Schwerpunkt in das  Fach Natur und Technik integriert.

Lehrplan 6. Klasse

Lehrplan 7. Klasse

Als  eigenständiges Fach wird Informatik ab der 9. Klasse im naturwissenschaftlich-technologischen Ausbildungszweig angeboten.

Schwerpunkte liegen in der 9. Klasse auf Beschreibung und Umsetzung Daten verarbeitender Prozesse sowie Datenflüsse, Funktionsweise von Tabellenkalkulation, Strukturierung von Datenmengen und Umsetzung in Datenbanksysteme, Anforderungen an Korrektheit eines Datenbestandes und Bewusstsein für Datensicherheit und Datenschutz und in der 10. Klasse auf Ablaufstrukturierung, Umsetzung von Zustandsübergangsdiagrammen, überschaubaren Algorithmen und Objektinteraktionen in Programme, Beschreibung hierarchischer Klassenstrukturen und Anwendung verschiedener Modellierungstechniken.

Die dominierende Vorgehensweise ist objektorientiert.

Lehrplan 9. Klasse

Lehrplan 10. Klasse

Mit der Einführung des achtjährigen Gymnasiums in Bayern wurde in der Unterstufe der Informatikunterricht in das Fach Natur und Technik integriert. Dieses Fach fördert das für ein Verstehen komplexer Zusammenhänge nötige vernetzte Denken zwischen verschiedenen Fachdisziplinen und legt die Basis für eine naturwissenschaftliche, technische sowie informatische Grundbildung. Die dabei erworbenen grundlegenden Kenntnisse befähigen die Schüler zu einer konstruktiven Mitwirkung an unserer Informations- und Wissensgesellschaft. (...)

Ein wesentliches Ziel des Schwerpunkts Informatik im Fach Natur und Technik ist es deshalb, den Schülern ein stabiles Grundwissen für den Umgang mit Information sowie eine fachkundige, erweiterbare Vorstellung für die Arbeit mit Informatiksystemen zu geben. Die grundlegende, objektorientierte Analyse typischer Anwendungsprogramme erfolgt hierzu in einer allgemeinen, produktunabhängigen Weise, die nicht nur den sicheren Umgang mit dem betrachteten Softwarewerkzeug ermöglicht, sondern auch ein selbstständiges Einarbeiten in unbekannte Werkzeuge erlaubt.

Im praktischen Erkunden einer Reihe typischer Softwarewerkzeuge (Graphikprogramme, Textverarbeitungsprogramme, Präsentationsprogramme, Webbrowser/-editoren, E-Mail-Programme) entwickeln die Schüler eine Vorstellung von deren Funktionsweise und Anwendungsbereich. Zudem beschäftigen sie sich mit hierarchischen sowie vernetzten Informationsstrukturen und erhalten erste Einblicke in die automatische Informationsverarbeitung.

Aus: ”Der Schwerpunkt Informatik im Fach Natur und Technik“ (Vorwort), hrsg. von Staatsinstitut für Schulqualität und Bildungsforschung

Ziele und Inhalte

Information ist der zentrale Begriff im Informatikunterricht. Daraus resultieren Themen wie die Darstellung, Verarbeitung, Übersendung und Interpretation von Informationen.

Bei der Darstellung von Informationen wie auch bei der Analyse von Informationssystemen spielt die Modellierung, bei der Ausschnitte der Wirklichkeit zielgerichtet vereinfacht und strukturiert dargestellt werden, eine wesentliche Rolle. Die Lernenden erkennen, dass die Erstellung eines Modells den wichtigsten Arbeitsschritt zwischen der Problemerfassung und der Umsetzung auf einem Softwaresystem darstellt und für das Verständnis informatischer Abläufe entscheidend ist. An vielfältigen praktischen Beispielen sehen sie, dass bei der Vereinfachung der betrachteten Zusammenhänge einerseits die für den jeweiligen Zweck wesentlichen Aspekte erhalten bleiben müssen, andererseits unwesentliche Gesichtspunkte nicht mehr in Erscheinung treten dürfen.

Die Schüler erfahren, dass je nach Art des Anwendungszusammenhangs unterschiedliche Betrachtungsweisen notwendig sind, und lernen dementsprechend im Lauf des Unterrichts verschiedene Modellierungstechniken kennen. Die wichtigsten Eigenschaften und Funktionen eines Systems werden von den Schülern in graphischen Darstellungen exakt und anschaulich festgehalten, so dass sie diese auch mit ihren Mitschülern besprechen können. Sie verwenden die Fachsprache in altersgemäßer Weise; diese erlaubt es ihnen, die wesentlichen Erkenntnisse unabhängig von kurzlebigen technischen Strömungen oder speziellen Produkten zu formulieren.

Jedes erstellte Modell wird von den Schülern mit einem Informatiksystem realisiert, die Ergebnisse werden diskutiert und überprüft. Dabei erwerben die Schüler sukzessive ein breites Spektrum an Denk- und Beschreibungsschemata und lernen Strategien kennen, die im Lauf der Zeit die Bearbeitung auch komplexer und vernetzter Problemstellungen erlauben.

Im Schwerpunkt Informatik des Fachs Natur und Technik wird eine gemeinsame Basis aus Wissen und Fähigkeiten unter Einbeziehung unterschiedlichster Vorkenntnisse hergestellt, die die Schüler aus dem privaten und schulischen Bereich bereits mitbringen. Die Kinder beschäftigen sich mit altersgemäßen Aufgabenstellungen aus ihrer Erfahrungswelt. Sie gestalten Graphik-, Text- und Multimediadokumente, strukturieren Information, ordnen sie und beschäftigen sich mit Hypertextstrukturen sowie mit elektronischer Post. Zudem erhalten die Schüler erste Einblicke in die automatische Informationsverarbeitung. Die Analyse der bearbeiteten Dokumente zeigt ihnen, dass diese jeweils aus bestimmten Objekten mit charakteristischen Eigenschaften bestehen. Mit dieser Sichtweise können die Kinder unabhängig von der jeweils verwendeten Software eine Vielzahl von Phänomenen im Zusammenhang mit Informatiksystemen verstehen. Das Vorgehen ist altersgemäß spielerisch und handlungsorientiert, aber trotzdem genau und systematisch. Es wird der Grundstein für den Aufbau angemessener Modelle und für die Verwendung einer klaren, effizienten Fachsprache in späteren Jahrgangsstufen gelegt.

Am Naturwissenschaftlich-technologischen Gymnasium werden in der Mittelstufe die im Anfangsunterricht eingeführten Grundlagen aufgegriffen, vertieft und ergänzt. In Jahrgangsstufe 8 liegt der Schwerpunkt im Kennenlernen von Verfahren für einen schnellen Zugriff auf Informationen und deren effiziente Verwaltung. Die Schüler lernen dabei, reale Systeme problemorientiert mit Hilfe verschiedener Datenmodelle zu strukturieren und mittels Informatiksystemen wie Datenbanken zu realisieren. In Jahrgangsstufe 9 wenden sie sich der automatischen Verarbeitung von Information zu. Bei der Beschreibung und Strukturierung von Abläufen lernen sie Grundprinzipien von Automaten, Algorithmen und Programmen kennen.

Mit der objektorientierten Modellierung werden in Jahrgangsstufe 10 die bisher einzeln betrachteten Techniken verbunden. Beim Zerlegen größerer Systeme in Teilsysteme und beim Untersuchen der Kommunikation bzw. Interaktion zwischen diesen Teilen erkennen die Schüler, welche weitreichende Bedeutung solche Methoden für alltägliche Vorgänge haben, etwa für die Koordination von gleichzeitigen Buchungsvorgängen durch mehrere Reisebüros. Bei der Entwicklung und Darstellung solcher Systeme kommen ebenso wie bei ihrer Simulation geeignete Softwarewerkzeuge zum Einsatz. Am Ende von Jahrgangsstufe 10 sollen die Schüler in der Lage sein, zur Lösung eines Problems selbstständig das jeweils passende Werkzeug auszuwählen sowie dieses sicher und reflektiert einzusetzen. In dieser Jahrgangsstufe gewinnen außerdem Fragestellungen an Bedeutung, die gesellschaftlich relevante Aspekte wie die Wechselwirkungen zwischen Informatiksystemen, Individuum und Gesellschaft betreffen.

Aufbauend auf dem vorausgegangenen Informatikunterricht können sich die Schüler in den Jahrgangsstufen 11 und 12 weiterführende Konzepte und Methoden der Informatik aneignen. Den Schwerpunkt bilden zunächst Überlegungen zur Effizienz der Verarbeitung von Information und zu den Grenzen der maschinellen Berechenbarkeit. Damit wird ein wesentlicher Beitrag zur realistischen Einschätzung der tatsächlichen Möglichkeiten der Informationstechnologie geleistet, wie sie für ein selbstbestimmtes Leben und Arbeiten in der Informationsgesellschaft notwendig ist. In Jahrgangsstufe 12 steht der Vorgang der Kommunikation mit der Maschine im Vordergrund, bei der die Schüler neben einem fundierten Verständnis für die prinzipielle Funktionsweise eines Rechners auch in den Alltag übertragbare Kenntnisse über die Organisation und Synchronisation von Abläufen gewinnen.

Handlungs- und problemorientiertes Arbeiten steht im Informatikunterricht im Vordergrund. Deshalb spielt der Einsatz von Rechnern und Netzen eine wichtige Rolle. Alle im Unterricht erarbeiteten Modelle werden von den Schülern umgesetzt und praktisch erprobt, die Ergebnisse beurteilt. Die jeweils verwendeten Softwaresysteme stellen hierbei lediglich hilfreiche Werkzeuge dar.

Der Projektunterricht nimmt einen breiten Raum ein: Alle neu zu erlernenden Konzepte und Methoden sollen den Schülern möglichst im Rahmen von selbstständiger, praktischer Arbeit begegnen, um ausreichendes Problembewusstsein sicherzustellen und gleichzeitig die vielfältigen Verknüpfungen und Anwendungen der erlernten Konzepte aufzuzeigen. Dabei werden Prinzipien wie kumulatives Lernen, Wiederholen und Vernetzen umgesetzt. Auf dem hierbei vermittelten, im Lehrplan ausgewiesenen Grundwissen baut der weitere Unterricht auf.

In Jahrgangsstufe 10 ist das für die Informatik typische Arbeiten in Projekten bei der Modellierung eines größeren Systems vorgesehen. Die Schüler arbeiten dabei in Gruppen an einer Aufgabenstellung, die es erlaubt, verschiedene zuvor erlernte Methoden einzusetzen und zu beurteilen.

Aus: Fachprofil Informatik, ISB (www.isb-gym8-lehrplan.de), Stand 29.08.2006

Weiterführende Links

Für Einsteiger und Neugierige	http://www.einstieg-informatik.de/
Zur Didaktik der Informatik	http://ddi.in.tum.de/ (TU München) http://ddi.informatik.uni-erlangen.de (Universität Erlangen)
Informatikmaterialien	http://www.tinohempel.de/info.htm
Kostenloses Office-Paket für Windows, Linux oder Mac OS X	http://www.openoffice.org
Robot Karol - eine spielerische Einführung in die Grundlagen der Beschreibung von Abläufen/ Algorithmik	http://www.schule.bayern.de/karol/

StR H. Hübner