Woeste-Gymnasium Hemer

Schulprogramm	Informatik	Stufe 5

Schulinterner Lehrplan für das Fach Informatik - Stufe 5
Rechtliche Grundlage, Kompetenzerwartungen Kernlehrplan für die Sekundarstufe I - Klasse 5 und 6 in Nordrhein-Westfalen
Die Reihenfolge der Unterrichtseinheiten kann variiert werden.

Jahrgangsstufe 5
Umfang	Kompetenzen	Konkretisierung
Wir präsentieren uns als Avatar - Was ist ein Informatiksystem und wie kann ich es für ein projektartiges Vorhaben nutzen?
8 Stunden	Zentrale Kompetenzen Argumentieren Modellieren und Implementieren Darstellen und Interpretieren Kommunizieren und Kooperieren Inhaltliche Schwerpunkte Information und Daten: Informationsgehalt von Daten Informatiksysteme: Aufbau und Funktionsweise von Informatiksystemen und Anwendung von Informatiksystemen Informatik, Mensch und Gesellschaft: Informatiksysteme in der Lebens- und Arbeitswelt und Datenbewusstsein	Informatiksysteme kennenlernen und nutzen Dieses Unterrichtsvorhaben steht am Anfang des Informatikunterrichts in der Sekundarstufe I. Um den Schülerinnen und Schülern eine alltagsrelevante Anknüpfung zu ermöglichen und eine hohe Motivation zu erzeugen, ist dieses Unterrichtsvorhaben projektartig angelegt. Die Schülerinnen und Schüler präsentieren sich in diesem Alter vielleicht schon im Netz, z. B. auf Kommunikationsplattformen, in Onlinespielen, auf sozialen Plattformen. Eine gemeinsame Präsentation als Klasse kann dabei helfen, eine Klassenidentität zu entwickeln, eine Identifikation mit der Schule zu finden und das neue Lernumfeld kennenzulernen. Die Motivation der Schülerinnen und Schüler wird zudem dadurch verstärkt, indem gleich zu Beginn des Informatikunterrichts die an der Schule verfügbaren Informatiksysteme genutzt werden. Das Prinzip der Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe (EVA-Prinzip) wird ebenso dargestellt wie die Verantwortung des Anwenders von Informatiksystemen, ohne dass diese schon im Detail untersucht werden. Die Festlegung von Kriterien für die Erstellung eines Avatars und die Nutzung der konkreten Softwareprodukte sollte unter Berücksichtigung ausgewählter Aspekte des Datenschutzes erfolgen. Nutzung von Informatiksystemen in einem konkreten Kontext Grundlegende Komponenten von Informatiksystemen Nutzung der schuleigenen Geräte Umgang mit dem schuleigenen Netzwerk bzw. der schuleigenen Lernplattform Erstellung eines eigenen Avatars Festlegung von Kriterien (unter Berücksichtigung ausgewählter Aspekte des Datenschutzes) für die Erstellung eines Avatars Das Prinzip der Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe bei Informatiksystemen Austausch von Dateien über das Schulnetzwerk, das Prinzip von Upload, Download und Verlinkung
2. Thema: Von der Anweisung zum Algorithmus
12 Stunden	Zentrale Kompetenzen Argumentieren Modellieren und Implementieren Darstellen und Interpretieren Kommunizieren und Kooperieren Inhaltliche Schwerpunkte Information und Daten: Daten und ihre Codierung und Informationsgehalt von Daten Algorithmen: Algorithmen und algorithmische Grundkonzepte und Implementation von Algorithmen	Algorithmen , darstellen und nutzen Dieses Unterrichtsvorhaben thematisiert grundlegende Strukturen algorithmischer Prozesse. Zum einen wird den Schülerinnen und Schülern die Notwendigkeit der Formulierung präziser Handlungsanweisungen verdeutlicht. Zum anderen erfahren die Schülerinnen und Schüler die Wichtigkeit der richtigen Chronologie von Anweisungen. Die Schülerinnen und Schüler kennen diese Aspekte aus alltäglichen Vorgängen wie Abendrituale (Zähneputzen und ähnlichem) oder auch aus Back- und Kochrezepten. Hier werden sie zum ersten Mal angeleitet, diese Strukturen auch auf theoretischer Ebene anzuwenden. Eine formal chronologische Herangehensweise an eine theoretische Aufgabenstellung wird ihnen in vielen Bereichen des Lernens fächerübergreifend immer wieder begegnen. Das Unterrichtsvorhaben ist so angelegt, dass es zu einem Großteil ohne die Nutzung von an der Schule verfügbaren Informatiksystemen durchgeführt werden kann. Erst am Ende wird den Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit gegeben, das Gelernte am Rechner umzusetzen und zu erleben. Dabei vertiefen sie die Grundstrukturen und Funktionsweisen algorithmischer Prozesse. Eindeutligkeit von Anweisungen Stichworte/Pseudocode und Prgrammablaufpläne (PAP) als Darstellung eigene einfache Algorithmen planen (Sequenzen) Verzweigungen und Modularisierung Zahlschleifen und allgemeine Schleifen digitale Umsetzung des Gelernten
3. Thema: Suchen und Sortieren auf linearen Datenstrukturen
16 Stunden	Zentrale Kompetenzen Argumentieren Modellieren Implementieren Darstellen und Interpretieren Kommunizieren und Kooperieren Inhaltsfelder Algorithmen Formale Sprachen und Automaten Inhaltliche Schwerpunkte Analyse, Entwurf und Implementierung von Algorithmen Algorithmen in ausgewählten informatischen Kontexten Syntax und Semantik einer Programmiersprache	Suchen von Daten in Listen und Arrays lineare Suche auf Listen und in Arrays binäre Suche in Arrays als Beispiel für rekursives Problemlösen mit dem "Divide and Conquere"-Verfahren Effizienzuntersuchungim Hinblick auf Laufzeit und Speicherbedarf Sortieren in Listen und Arrays Entwicklung und Implementierung mindestens eines einfachen Sortierverfahrens für eine Liste Implementierung mindestens eines einfachen Sortierverfahrens für ein Array Entwicklung und Implementierung eines rekursiven Sortierverfahrens für eine Liste oder ein Array (QuickSort, MergeSort) Effizienzuntersuchungen von Sortieralgorothmen (z.B. InsertionSort und QuickSort) Grafische Visualisierung von Sortierverfahren Untersuchung der Anzahl der Vergleichsoperationen und des Speicherbedarfs (Zählen, programmgestütztes Zählen, Analyse - O-Notation)
4. Thema: Modellierung und Nutzung von relationalen Datenbanken in Anwendungskontexten
20 Stunden	Zentrale Kompetenzen Argumentieren Modellieren Implementieren Darstellen und Interpretieren Kommunizieren und Kooperieren Inhaltsfelder Daten und ihre Strukturierung Algorithmen Formale Sprachen und Automaten Informatiksysteme Informatik, Mensch und Gesellschaft Inhaltliche Schwerpunkte: Datenbanken Algorithmen in ausgewählten informatischen Kontexten Syntax und Semantik einer Programmiersprache Sicherheit	Nutzung von relationalen Datenbanken am Beispiel von unterschiedlichen Anwendungsfällen/Datenbanken Aufbau von Datenbanken und Grundbegriffe Entwicklung von Fragestellungen zur vorhandenen Datenbank Analyse der Struktur der vorgegebenen Datenbank und Erarbeitung der Begriffe Tabelle, Attribut, Datensatz, Datentyp, Primärschlüssel, Fremdschlüssel, Datenbankschema relationale Algebra SQL-Abfragen Analyse und Erarbeitung von einfachen SQL-Abfragen auf einer Tabelle ( SELECT (DISTINCT) ...FROM, WHERE, AND, OR, NOT ) Analyse und Erarbeitung SQL-Abfragen auf mehreren Tabellen ( (INNER) JOIN, UNION ) Verwendung von Aggregatfunktionen und weiterem zur Beantwortung von Fragestellungen (AS, GROUP BY,ORDER BY, ASC, DESC, COUNT, MAX, MIN, SUM , Arithmetische Operatoren: +, -, *, /, (...), Vergleichsoperatoren: =, <>, >, <, >=, <=, LIKE, BETWEEN, IN, IS NULL ) Modellierung von relationalen Datenbanken ER-Diagramme (Entity-Relationship-Diagramm) Ermittlung von Entitäten, zugehörigen Attributen, Relationen und Kardinalitäten in Anwendungssituationen und Modellierung eines Datenbankentwurfs in Form eines Entity-Relationship-Diagramms Erläuterung und Modifizierung einer Datenbankmodellierung Entwicklung einer Datenbank aus einem Datenbankentwurf Modellierung eines relationalen Datenbankschematas zu einem Entity-Relationship-Diagramm inklusive der Bestimmung von Primär- und Sekundärschlüsseln Normalformen Untersuchung einer Datenbank hinsichtlich Konsistenz und Redundanz in einer Anwendungssituation Überprüfung von Datenbankschemata hinsichtlich der 1. bis 3. Normalform und Normalisierung Neu: Abfrage und Manipulation von Daten aus Java-Programmen heraus mit der Klasse DatabaseConnector
5. Thema: Sicherheit und Datenschutz in Netzstrukturen
10 Stunden	Zentrale Kompetenzen Argumentieren Darstellen und Interpretieren Kommunizieren und Kooperieren Inhaltsfelder Informatiksysteme Informatik, Mensch und Gesellschaft Inhaltliche Schwerpunkte Einzelrechner und Rechnernetzwerke Sicherheit Nutzung von Informatiksystemen, Wirkungen der Automatisierung	Daten in Netzwerken und Sicherheitsaspekte in Netzen sowie beim Zugriff auf Datenbanken Beschreibung eines Datenbankzugriffs im Netz anhand eines Anwendungskontextes und einer Client-Server-Struktur zur Klärung der Funktionsweise eines Datenbankzugriffs Netztopologien als Grundlage von Client-Server-Strukturen und TCP/IP-Schichtenmodell als Beispiel für eine Paketübermittlung in einem Netz Vertraulichkeit, Integrität, Authentizität in Netzwerken sowie symmetrische und asymmetrische kryptografische Verfahren (Cäsar-, Vigenère-, RSA-Verfahren) als Methoden Daten im Netz verschlüsselt zu übertragen Fallbeispiele zur Datenschutzproblematik und zum Urheberrecht

Autorisation: Fachkonferenz Informatik
Letzte Änderung: 05.07.2024