Aufgaben und Ziele des Faches Informatik in der Oberstufe (SII)

Einordnung – Computermedien und Informatik

Die Nutzung von Computern und moderner Verfahren zur Informationsbe­schaf­fung und -bearbeitung ist alltägliche Praxis – auch in Schule und Unter­richt. Hilfreiche Grundlagen werden in der Sekundarstufe I (SI) vermittelt und können im Wahl­pflichtkurs Mach MIT (Mathematik Informatik Technik)  in den Klassen 8 und 9 weiter vertieft werden. Mit spannenden Programmen kannst du die Verbindung zwischen heutiger Computertechnik und den genannten Fächern aktiv erleben. Über den Umgang mit fertiger Geometrie- und Office-Software hinaus, wird der Computer oder ein Roboter durch von dir selbst entwickelte Programme gesteuert, nachdem du die dafür nötigen technischen Voraussetzungen erkundet hast.

Grundsätzliche Aufgabe der Informatik ist es, Verfahren, Modelle und Prinzi­pien effizienter Informationsverarbeitung zu entwickeln. Der Com­puter ist dabei das grundlegende Werkzeug, mit dem entsprechende Verfah­ren entwickelt werden können. Wer sich für eigenständiges Denken sowie die Strukturierung von Verfahrensweisen und Problemlösetechniken inter­essiert, erhält hier viele Anregungen und kann grundlegende Kenntnisse auch für ein späteres Studium aufbauen.

In der Oberstufe (SII) gehört das Fach Informatik zum mathematisch-naturwis­sen­­schaftlich-technischen Bereich. Entscheidest du dich für einen mathematisch-naturwissenschaftlichen Schwerpunkt, so kannst du die Informatik neben Biologie, Chemie oder Physik als zweites Fach wählen. Informatik wird in der Oberstufe am Elsa-Brändström-Gymnasium durchgehend als Grundkurs angeboten und ist ein mögliches Abiturfach. Als Leistungskurs kann es derzeit nicht belegt werden.

Im Oberstufenunterricht beschränkst du dich nicht auf die Nutzung bestehender Software (Informatiksysteme), du entwirfst und erstellst eigene Verfahren und Programme. Konkrete Problemstellungen nicht nur aus der Informa­tik werden zum Ausgangspunkt, um fachliche Inhalte gut zu verstehen. Praktisches Arbeiten am Computer in praxisorientierten Projekten ist ein wichtiges Element des Unterrichts. Eingeübt werden Methoden und Formen selbstständigen Arbeitens. Deine Bereit­schaft zur Kommunikation und zur Zusammenarbeit ist wichtig, da häufig im Team gearbeitet wird.

Überblick über die Fachinhalte

Zentrale Inhalte des Informatikunterrichts in der gymnasialen Oberstufe sind Techniken zur Modellbildung und zur (Weiter-) Entwicklung von An­wendungs­systemen. Auch lernst du hier Verfahren und Programme zu analysieren und zu bewerten.

Zentral ist dabei der Ansatz der objektorientierten Modellierung und Programmierung. Ihn lernst du mit der weit verbreiteten Programmiersprache Java in einer schülergerechten Entwicklungsumgebung z.B. BlueJ oder Java Editor kennen, die dich wirksam bei der Entwicklung von Programmen unterstützt. Das Erlernen einer Programmiersprache ist zwar nicht das eigentliche Ziel des Unterrichts, aber sie bildet eine wesentliche Grundlage. Das Vertraut werden mit einer Programmiersprache ist ähnlich arbeitsintensiv wie der Start in einer neuen Fremd­sprache. Um Freude und Erfolg in diesem Fach zu haben, solltest du bereit sein auch zuhause intensiv am Rechner zu arbeiten und eigene Programmier-Erfahrungen zu sammeln.

In der Einführungsphase, dem ersten Jahr der Oberstufe, werden aufbauend auf den unterschiedlichen Vor­kenntnissen zunächst grundlegende Programmiertechniken an einfachen Beispielen eingeübt. So kann dir z. B. in der Robotik, bei der Steuerung eines Roboters oder deren Simulation, die Notwendigkeit deutlich werden, auf äußere Ereignisse (Messimpuls eines Sen­sors bzw. Anforderungssignal eines Fußgängers) gezielt zu reagieren. Weitere Anwendungsbeispiele, wie das Erstellen von Zeichnungen und eines einfachen Taschenrechners, helfen dir, die Verwendung von Ent­scheidungen, Schleifen und Unterprogrammtechniken einzuüben. Vorteilhaft ist dabei, dass dir am Computer Erfolg oder Misserfolg unmittelbar sichtbar wird. Bereits in der Einführungsphase wird die Idee der objektorientierten Modellierung thematisiert: In diesen Modellierungsprozessen werden „Vorgänge aus der realen Welt“ vereinfacht und mit Hilfe von Klassen, Objekten und ihrer Beziehungen nachgebildet und programmiert. Klassen stellen dabei eine Art Bauplan dar, um gleichartige Objekte zu erstellen. Objekte werden durch ihre Eigenschaften und „Fähigkeiten“ beschrieben. Sie besitzen eine gewisse Eigenständigkeit und stellen anderen Objekten ihre Fähigkeiten in Form von Diensten zur Verfügung. Um bestimmte Auf­gaben und Abläufe zu erfüllen, tauschen Objekte Nachrichten aus, um solche Dienste in Anspruch zu nehmen. 

Eine Vertiefung der objektorientierten Modellierung erfolgt im ersten Jahr der Qualifikationsphase mit Elementen der Unified Modelling Language (UML), die ein aktuelles und weit verbreitetes Instrumentarium für das Design von Software bereitstellt. Besonderer Schwerpunkt der Anforderungen des Zentralabiturs sind dynamische Datenstrukturen. Sie dienen in besonderer Weise dazu, Informationen oder Daten zu strukturieren und ihre Verwal­tung und Verarbeitung zu erleichtern. Hierzu gehören verkettete Listen mit den Sonderformen Stapel und Warteschlange. Die Eigenarten von Stapeln kön­nen z. B. an Kartenspielen veranschaulicht werden: Elemente können nur „oben“ aufgelegt oder von „oben“ abgenommen werden. Dage­gen wird bei einer Warteschlange an einer Kasse derjenige als nächster be­dient, der am längsten wartet. Bei den Baumstrukturen werden insbeson­dere Binär- und Suchbäume behandelt und praxisorientiert thematisiert. Sie unterstützen das geordnete Speichern und das schnelle Auffinden von Informationen in großen Datenmengen. 

Zweites Jahr der Qualifikationsphase:

Die Informatik ist aus der EDV (Elektronische Datenverarbeitung) hervorgegangen. Die zielgerichtete und effiziente automatische Verarbeitung von Daten wird im Umgang mit relationale Datenbanken (Modellierung, Erstel­lung, Abfragen in der Datenbanksprache SQL) im Unterricht deutlich. Endliche Automaten und formale Sprachen als Teilbereich der theoretischen Informatik auf dem Lehrplan. Formale Sprachen, die durch besondere Grammatiken beschrieben sind, stellen ein unabkömmliches Bindeglied in der Verständigung zwischen Mensch und Computer z. B. über Programmiersprachen dar. Die weltweite Vernetzung von Rechnern vielfältiger Art bestimmt zunehmend unser berufliches und gesellschaftliches Leben. Bei der Untersuchung solcher Informatiksysteme beschäftigen wir uns mit dem prinzipiellen Aufbau einzelner und vernetzter Rechnersysteme, deren Zusammenspiel untereinander und mit uns als Benutzern.

Ergänzt werden diese vielfach informatisch-technisch geprägten Aspekte durch Themen, die Wirkungen der Automatisierung auf Mensch und Gesellschaft oder auch deren Grenzen aufzeigen. Aspekte der Sicherheit von Informatiksystemen, Datenschutz und Urheberrecht sind dabei ebenso von Bedeutung wie tagesaktuelle Themen – beispielsweise autonomes Fahren oder Gamification.
       
Hast du noch weitere Fragen? Dann wende dich an Frau Beckmann, Herrn Dr. Hempel oder Herrn Dr. Kuhn, die gerne weitere Auskünfte geben.