Informatik

Wissenschaft der Moderne an unserer Schule


Nach dem Thüringer Lehrplan für Informatik

Im Informatikunterricht stärken wir unsere Allgemeinbildung, indem wir ein systematisches und zeitbeständiges Basiswissen über die Funktionsweise, innere Struktur sowie die Möglichkeiten und Grenzen von Computersystemen erwerben.

Dieses Grundwissen geht über bloße Bedienerfertigkeiten hinaus und ermöglicht uns eine sinnvolle, kompetente und verantwortungsbewusste Nutzung und Beurteilung der Informatiksysteme unserer Lebenswelt. Wir machen uns mit den Denkweisen vertraut, die den Informations- und Kommunikationstechniken zugrunde liegen, und lernen dadurch auch, deren prinzipielle Chancen und Risiken einzuschätzen.

Definition nach Wikipedia

„Wis­sen­schaft der sys­te­ma­ti­schen Dar­stel­lung, Spei­che­rung, Ver­ar­bei­tung und Über­tra­gung von In­for­ma­tion­en, be­son­ders der au­to­ma­ti­schen Ver­ar­bei­tung mit­hil­fe von Di­gi­tal­rech­nern“

Aus dem Lehrkonzept "Informatische Bildung in Schulen" der Gesellschaft für Informatik e.V.

Der Un­ter­richt dient der Ent­wick­lung ei­nes Ver­ständ­nis­ses für die In­ter­ak­tion mit In­for­ma­tik­sys­te­men so­wie für de­ren Wir­kungs­wei­sen. Wei­ter­hin wer­den in­for­ma­ti­sche Mo­del­lie­rungs­tech­ni­ken und die Wech­sel­wir­kung­en zwi­schen In­for­ma­tik­sys­te­men, In­di­vi­du­um und Ge­sell­schaft behandelt.

Dreieck der Dagstuhl-Konferenz: Wie funktioniert das? Wie nutze ich das? Wie wirkt das? Fragen zur digitalen, vernetzten Welt

Bildquelle: Digitaler Bildungspakt

Illustration: Handelsreisender vor Karte

Theoretische Informatik:
Grundlagen und Grenzen der Informationstechnik

In diesem Lernbereich befassen wir uns mit den theoretischen Grundlagen zum Lösen informatischer Probleme, darunter sind zum Beispiel praktisch unlösbare Probleme und solche, die sehr schnell sehr umfangreich werden und nicht mehr mit vertretbarem Zeitaufwand gelöst werden können.

Unterrichtsbeispiel:
Das Problem des Handelsreisenden

Ein Han­dels­rei­sen­der möch­te meh­rere Städte be­rei­sen. Er sucht den kür­zes­ten Weg für die Rei­se, auf der er je­de Stadt nur ein­mal be­su­chen möch­te. Was für eine klei­ne An­zahl an Stä­dten noch schnell be­re­chen­bar ist, ent­wickelt sich ab einer zwei­stell­igen Städte­zahl zu einem kom­pli­zier­ten Pro­blem: Für 11 Städte muss man 11!, also 11*10*9*8*...*1 = 39.916.800 mög­liche Rei­se­rou­ten ver­glei­chen. Die­ser Sach­ver­halt spielt un­ter an­derem in mo­der­nen Navi­ga­tions­sys­temen ei­ne Rolle.

Illustration: Schlagwörter der Programmierung in Delphi

Praktische Informatik:
Programmieren mit Delphi

Durch die grafikorientierte Lazarus-Entwicklungsumgebung werden in unserem Informatikunterricht die Grundlagen der Anwendungsentwicklung und Systemlogik vermittelt, darunter Variablen und Datentypen, Prozeduren, Schleifenkonzepte, Anzeigekomponenten sowie die Methodik der objektorientierten Programmierung.

Unterrichtsbeispiel:
Stereometrie eines Quaders

Pro­blem­stel­lung­en unter an­derem aus der Ma­the­ma­tik wer­den in der prak­ti­schen In­for­ma­tik durch Al­go­rith­men pro­gram­miert und mo­del­liert. An­hand der Be­rech­nung von Vo­lumen und Ober­flä­che geo­me­trischer Kör­per kön­nen bei­spiels­weise Funk­tio­nen und Pro­ze­duren, also Un­ter­pro­gram­me, die Teil­auf­ga­ben er­le­di­gen, ver­mit­telt werden.

Screenshot: Programm zur Ermittlung der Seitenflächen, Kanten und des Volumens eines Quaders
Illustration: Caesarverschiebung

Angewandte Informatik:
Informatische Problemlösung

Dieser Lernbereich ermöglicht uns zu verstehen, wie Ordnungsprinzipien der Informatik oder Informatikanwendungen aufgebaut sind. Wir erkunden, wie Vernetzung und die Übertragung von Informationen funktionieren, beispielsweise am Weg einer E-Mail durch das Internet oder dem Datentransfer beim Abruf einer Website. Wir begründen, weshalb man Daten verschlüsseln und komprimieren sollte und lernen hierfür verschiedene Verfahren und deren Algorithmen kennen.

Unterrichtsbeispiel:
Das Caesar-Chiffre

Ei­nes der äl­tes­ten Ver­schlüs­selungs­ver­fah­ren ist das Caesar-Chiffre, bei dem der Ge­heim­text dem um eine Kons­tan­te ver­scho­be­nen Klar­text ent­spricht. Die­se Me­tho­de ist von Hand ent­schlüs­sel­bar und ent­spre­chend un­sicher. Aus heutiger Sicht allerdings sind sichere Verschlüsselungsverfahren bereits für Instant-Messaging-Services wie WhatsApp unverzichtbar.

Illustration: Prozessor, Festplatte, Arbeitsspeicher und Tastatur

Technische Informatik:
Hardwareentwicklung

Sehr sys­tem­nah ar­bei­tet die Tech­ni­sche In­for­ma­tik, die Hard­ware be­schreibt, ver­wal­tet und kons­tru­iert, so er­ar­bei­tet sie un­ter an­der­em Mo­del­le der Spei­cher­lo­gis­tik. Im In­for­ma­tik­un­ter­richt wer­den bei­spiels­wei­se Rech­ner­netz­wer­ke und die Ar­chi­tek­tur des Von-Neu­mann-Rech­ners un­ter die Lu­pe ge­nom­men.

Unterrichtsbeispiel:
Binäre Codierung

Com­pu­ter kön­nen nur mit zwei Zu­stän­den oper­ie­ren: 0 und 1. Des­halb müs­sen wir al­le Zei­chen bi­när co­die­ren. Ein Bei­spiel hier­für ist die Um­wand­lung un­seres De­zi­mal­sys­tems ins Dual­sys­tem. Da­bei di­vi­diert man ei­ne Zahl so oft durch 2, bis das Er­geb­nis 0 ist.

Rest
84 / 2 = 42 0
42 / 2 = 21 0
21 / 2 = 10 1
10 / 2 = 5 0
5 / 2 = 2 1
2 / 2 = 1 0
1 / 2 = 0 1

Die je­wei­li­gen Wer­te für den Rest er­ge­ben von un­ten nach oben ge­le­sen die Bi­när­zahl. 84 ent­spricht also bei­spiels­weise 1010100.

Projektarbeit

Die Fach Informatik wird an unserem Gymnasium im zweiten Halbjahr der Kursstufe 12 traditionell mit einer Projektarbeit abgeschlossen, im Rahmen derer unbehandelte Themengebiete selbstständig erschlossen werden. Dabei entstanden in den vergangenen Jahren diverse Programme, Spiele und Websites:

  • Kniffel, Mastermind, Blackjack, Roulette, Schiffe versenken
  • Minitaschenrechner, Kurvendiskussion, Blutalkoholwertrechner
  • VW-Golf-Präsentationsseite, Bundesligarückblick, Ferrarikonfigurator, Hotelbuchungswebsite