Zurück zur Übersicht der Lehrpläne
Hauseigener Lehrplan Informatik GK
Willy-Brandt-Gesamtschule/ Martin-Luther-King-Gesamtschule Marl
Stand: 28.1.2016
Fachcurricula – Informatik – Jahrgang EF
|
UE 1: Informatik damals und heute |
Dauer: Wochen 4 |
|
|
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß...., Ich kann.....) |
Planungsebene |
|
|
Wissen / Inhalt · Die Geschichte der Datenverarbeitung · Einsatz von Informatiksystemen · Wirkung der Automatisierung Was ist Informatik |
Unterrichtsmethoden Expertenpuzzle Erstellung eines Zeitstrahls |
|
|
methodische Fähigkeiten · Internetrecherche · Präsentationstechniken |
Verknüpfung mit anderen Fächern · Geschichte · Mathematik |
|
|
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit |
Spiralcurriculum |
|
|
personale - soziale Fähigkeiten · Arbeit in Gruppen |
Bezug zum Leitbild |
|
|
UE 2: Wie funktioniert ein Computer? |
Dauer: Wochen 4 |
|
|
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß…., Ich kann…..) |
Planungsebene |
|
|
Wissen/Inhalt · Digitalisierung (+Rechnen in Binärzahlen) · Von-Neumann-Architektur · Aufbau heutiger Rechner |
Unterrichtsmethoden · Simulation der Von-Neumann-Architektur mit MOPS · Präsentation zu Bauteilen des Computers |
|
|
methodische Fähigkeiten · Präsentationstechniken · Umgang mit einem Simulationsprogramm |
Verknüpfung mit anderen Fächern |
|
|
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit . |
Spiralcurriculum |
|
|
personale-soziale Fähigkeiten |
Bezug zum Leitbild |
|
|
UE 3: Algorithmen und Einführung in die objektorientierte Programmierung |
Dauer: Wochen 10 |
|
|
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß...., Ich kann.....) |
Planungsebene |
|
|
Wissen/Inhalt · Klassen und Objekte · Kontrollstrukturen · Schleifen und Wiederholungen · Bedingte Anweisungen · Logische Operatoren · Algorithmen entwickeln · Variablen und Methoden · Klassenentwurf und UML · Vererbung |
Unterrichtsmethoden Arbeiten mit der Programmierumgebung Greenfoot nach dem Lehrbuch „Informatik 1“ aus dem Schöningh-Verlag |
|
|
methodische Fähigkeiten · Programmieren in einer objektorientierten Programmiersprache |
Verknüpfung mit anderen Fächern |
|
|
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit |
Spiralcurriculum |
|
|
personale-soziale Fähigkeiten |
Bezug zum Leitbild |
|
|
UE 4: Entwicklung kleiner Softwareprojekte bzw. Greenfoot-Projekte |
Dauer: Wochen 15 |
|
|
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß...., Ich kann.....) |
Planungsebene |
|
|
Wissen/Inhalt · Planung eines Programms · Darstellung des Programms im Programmablaufplan und als Klassendiagramm · Umsetzung in die Programmiersprache Java |
Unterrichtsmethoden · Eigenständiges Arbeiten mit Unterstürzungsangebot · Peerteaching |
|
|
methodische Fähigkeiten · Eigenständige Planung und Umsetzung eines Projekts |
Verknüpfung mit anderen Fächern |
|
|
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit |
Spiralcurriculum |
|
|
personale-soziale Fähigkeiten |
Bezug zum Leitbild |
|
|
UE 5: Suchen und Sortieren |
Dauer: Wochen 2 |
|
|
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß...., Ich kann.....) |
Planungsebene |
|
|
Wissen/Inhalt · Verschiedene Such- und Sortierlagorithmen |
Unterrichtsmethoden Webseite: http://www.inf-schule.de/grenzen/komplexitaet/sortieren/sortierproblem/entwicklung (Waage zum Sortieren von Gewichten) |
|
|
methodische Fähigkeiten · Entwicklung eigener Algorithmen |
Verknüpfung mit anderen Fächern |
|
|
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit |
Spiralcurriculum |
|
|
personale-soziale Fähigkeiten |
Bezug zum Leitbild |
|
Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben in der Qualifikationsphase - Q1
Qualifikationsphase – Q1 |
|||
|
Unterrichtsvorhaben Q1-I Thema: Wiederholung und Vertiefung der objektorientierten Modellierung Zentrale Kompetenzen: - Modellieren - Darstellen und Interpretieren - Implementieren - Kommunizieren und Kooperieren Inhaltsfelder: - Daten und ihre Strukturierung - Algorithmen - Informatik, Mensch und Gesellschaft - Informatiksysteme Inhaltliche Schwerpunkte: - Objekte und Klassen - Wirkung der Automatisierung - Nutzung von Informatiksystemen Zeitbedarf: 14 Stunden |
Unterrichtsvorhaben Q1-II Thema: Organisation und Verarbeitung von Daten I – Modellierung und Implementierung von Anwendungen mit dynamischen und linearen Datenstrukturen ZentraleKompetenzen: - Modellieren - Implementieren - Darstellen und Interpretieren - Argumentieren Inhaltsfelder: - Daten und ihre Strukturierung - Algorithmen - Informatik, Mensch und Gesellschaft Inhaltliche Schwerpunkte: - Objekte und Klassen - Syntax und Semantik einer Programmiersprache - Analyse, Entwurf und Implementierung von Algorithmen - Algorithmen in ausgewählten informatischen Kontexten - Wirkungen der Automatisierung Zeitbedarf: 20 Stunden |
||
|
Unterrichtsvorhaben Q1-III Thema: Algorithmen zum Suchen und Sortieren auf linearen Datenstrukturen Zentrale Kompetenzen: - Argumentieren - Darstellen und Interpretieren - Modellieren - Implementieren Inhaltsfelder: - Algorithmen - Formale Sprachen und Automaten - Informatik, Mensch und Gesellschaft Inhaltliche Schwerpunkte: - Analyse, Entwurf und Implementierung von Algorithmen - Algorithmen in ausgewählten informatischen Kontexten - Syntax und Semantik einer Programmiersprache - Wirkungen der Automatisierung Zeitbedarf: 16 Stunden |
Unterrichtsvorhaben Q1-IV Thema: Automaten und formale Sprachen Zentrale Kompetenzen: - Argumentieren - Darstellen und Interpretieren - Modellieren - Kommunizieren und Kooperieren Inhaltsfelder: - Formale Sprachen und Automaten - Informatiksysteme - Informatik, Mensch und Gesellschaft Inhaltliche Schwerpunkte: - Syntax und Semantik einer Programmiersprache - Endliche Automaten - Grammatiken regulärer Sprachen - Möglichkeiten und Grenzen von Automaten und formalen Sprachen - Einzelrechner und Rechnernetzwerke - Grenzen der Automatisierung Zeitbedarf: 24 Stunden |
||
|
Summe Qualifikationsphase 1: 74 Stunden |
|||
Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben in der Qualifikationsphase – Q2
Qualifikationsphase – Q2 |
|
|
Unterrichtsvorhaben Q2-I Thema: Organisation und Verarbeitung von Daten II – Modellierung und Implementierung von Anwendungen mit dynamischen nicht-linearen Datenstrukturen ZentraleKompetenzen: - Argumentieren - Darstellen und Interpretieren - Modellieren - Implementieren - Kommunizieren und Kooperieren Inhaltsfelder: - Daten und ihre Strukturierung - Algorithmen - Formale Sprachen und Automaten Inhaltliche Schwerpunkte: - Objekte und Klassen - Analyse, Entwurf und Implementierung von Algorithmen - Algorithmen in ausgewählten informatischen Kontexten - Syntax und Semantik einer Programmiersprache Zeitbedarf: 20 Stunden |
Unterrichtsvorhaben Q2-II Thema: Aufbau von und Kommunikation in Netzwerken/Sicherheit in Netzwerken 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 Zeitbedarf: 16 Stunden |
|
Unterrichtsvorhaben Q2-III Thema: Nutzung und Modellierung von relationalen Datenbanken in Anwendungskontexten Zentrale Kompetenzen: - Argumentieren - Modellieren - Implementieren - Darstellen und Interpretieren - Kommunizieren und Kooperieren Inhaltsfelder: - Daten und ihre Strukturierung - Algorithmen - Formale Sprachen und Automaten - Informatik, Mensch und Gesellschaft Inhaltliche Schwerpunkte: - Datenbanken - Algorithmen in ausgewählten informatischen Kontexten - Syntax und Semantik einer Programmiersprache - Sicherheit Zeitbedarf: 20 Stunden |
|
|
Summe Qualifikationsphase 2: 56 Stunden |
|
|
Unterrichtssequenzen: |
Zu entwickelnde Kompetenzen |
Beispiele, Medien, Materialien und Methoden |
|
1. Wiederholung der grundlegenden Konzepte der objektorientierten Programmierung a) Sichtweise der objektorientierten Informatik auf die Welt b) OOP als informatikspezifische Modellierung der Realität c) Schritte der Softwareentwicklung |
Die Schülerinnen und Schüler … - ermitteln bei der Analyse von Problemstellungen Objekte, ihre Eigenschaften, ihre Operationen und ihre Beziehungen (M), - analysieren und erläutern objektorientierte Modellierungen (A), - modellieren Klassen mit ihren Attributen, Methoden und ihren Assoziationsbeziehungen unter Angabe von Multiplizitäten (M), - ordnen Klassen, Attributen und Methoden ihre Sichtbarkeitsbereiche zu (M), - modellieren abstrakte und nicht abstrakte Klassen unter Verwendung von Vererbung durch Spezialisieren und Generalisieren (M), - verwenden bei der Modellierung geeigneter Problemstellungen Möglichkeiten der Polymorphie - nutzen die Syntax und Semantik einer Programmiersprache bei der Implementierung und zur Analyse von Programmen (I), - wenden eine didaktisch orientierte Entwicklungsumgebung zur Demonstration, zum Entwurf, zur Implementierung und zum Test von Informatiksystemen an (I), - stellen Klassen und ihre Beziehungen in Diagrammen grafisch dar (D), - dokumentieren Klassen (D), - stellen die Kommunikation zwischen Objekten grafisch dar (D), - untersuchen und bewerten anhand von Fallbeispielen Auswirkungen des Einsatzes von Informatiksystemen sowie Aspekte der Sicherheit von Informatiksystemen, des Datenschutzes und des Urheberrechts (A), - untersuchen und bewerten Problemlagen, die sich aus dem Einsatz von Informatiksystemen ergeben, hinsichtlich rechtlicher Vorgaben, ethischer Aspekte und gesellschaftlicher Werte unter Berücksichtigung unterschiedlicher Interessenlagen (A). |
Verschiedene Beispiele der Modellierung der Realität in einem Computerprogramm. |
|
2. Wiederholung und Erweiterung der objektorientierten Programmierung a) Umsetzung einer Anforderung in Entwurfs- und Implementationsdiagramm b) Klassendokumentation c) Implementation von Klassen unter Nutzung von dokumentierten Klassenbibliotheken |
a) Diagramme, Buch S. 22; b,c) Programmierung eines Projekts unter Verwendung von: |
|
|
3. Mensch und Technik a) Informatiker verändern die Welt b) Automatisierung des Alltags durch Informatik |
Informatik im Kontext: bzw. Thema „autonomes Fahren“ |
|
Unterrichtssequenzen: |
Zu entwickelnde Kompetenzen |
Beispiele, Medien, Materialien und Methoden |
|
1. Die Datenstruktur Feld a) Erarbeitung der Anforderungen an eine Datenstruktur b) Wiederholung der Datenstruktur Array, Eigenschaften der Datenstruktur, Standardoperationen für ein und zweidimensionale Arrays c) Modellierung und Implementierung von Anwendungen |
Die Schülerinnen und Schüler … - erläutern Operationen dynamischer (linearer) Datenstrukturen (A) - ermitteln bei der Analyse von Problemstellungen Objekte, ihre Eigenschaften, ihre Operationen und ihre Beziehungen (M) - ordnen Attributen, Parametern und Rückgaben von Methoden einfache Datentypen, Objekttypen sowie lineare und nichtlineare Datensammlungen zu (M), - interpretieren Fehlermeldungen und korrigieren den Quellcode (I), - stellen lineare und nichtlineare Strukturen grafisch dar und erläutern ihren Aufbau (D) - modellieren Klassen mit ihren Attributen, Methoden und ihren Assoziationsbeziehungen unter Angabe von Multiplizitäten (M) - ordnen Klassen, Attributen und Methoden ihre Sichtbarkeitsbereiche zu (M) - dokumentieren Klassen (D) - implementieren Klassen in einer Programmiersprache auch unter Nutzung dokumentierter Klassenbibliotheken (I) - verwenden bei der Modellierung geeigneter Problemstellungen Möglichkeiten der Polymorphie (M) - untersuchen und bewerten anhand von Fallbeispielen Auswirkungen des Einsatzes von Informatiksystemen sowie Aspekte der Sicherheit von Informatiksystemen, des Datenschutzes und des Urheberrechts (A), - untersuchen und bewerten Problemlagen, die sich aus dem Einsatz von Informatiksystemen ergeben, hinsichtlich rechtlicher Vorgaben, ethischer Aspekte und gesellschaftlicher Werte unter Berücksichtigung unterschiedlicher Interessenlagen (A). |
Projekteinstieg: Wartende Helden(Lehrbuch)
|
|
2. Die Datenstruktur Schlange a) Modellierung und Implementierung der Verknüpfung von Objekten b) Generische Typen, Trennung von Verwaltung und Inhalt dyn. DS. c) Erläuterung von Problemstellungen, die nach dem FIFO-Prinzip bearbeitet werden d) Funktionalität der Schlange unter Verwendung der Klasse Queue; Erschließen der Standardoperationen e) Modellierung und Implementierung einer Anwendung auf der Basis einer Anforderungsbeschreibung mit Objekten der Klasse Queue |
Leitprogramm RWTH-Aachen „Die Liste als dynamische Datenstruktur“ |
|
|
3. Die Datenstruktur Stapel a) Erläuterung von Problemstellungen, die nach dem LIFO-Prinzip bearbeitet werden b) Funktionalität der Klasse Stapel unter Verwendung der Klasse Stack, Erschließen der Standardoperationen c) Modellierung und Implementierung einer Anwendung auf Basis einer Anforderungsbeschreibung mit Objekten der Klasse Stack d) Modellierung und Implementierung einer Anwendung unter Verwendung verschiedener Datenstrukturen (Objekte der Klassen Queue, Stack und Array ) |
Leitprogramm RWTH-Aachen „Die Liste als dynamische Datenstruktur“ |
|
|
4. Die Datenstruktur Liste a) Analyse der Möglichkeiten bisheriger Datenstrukturen zwecks Bestimmung notwendiger Funktionalitäten für komplexere Anwendungen (Abgrenzung zu Stack/Queue, zusätzliche Fähigkeiten der Klasse List) b) Erarbeitung der Funktionalität der Liste unter Verwendung der Klasse List c) Modellierung und Implementierung einer Anwendung mit Objekten der Klasse List d) Modellierung und Implementierung einer Anwendung unter Verwendung verschiedener Datenstrukturen (Stack, Queue, List) |
Leitprogramm RWTH-Aachen „Die Liste als dynamische Datenstruktur“ |
|
Unterrichtssequenzen: |
Zu entwickelnde Kompetenzen |
Beispiele, Medien, Materialien und Methoden |
|
1. Eigenschaften von Algorithmen a) Qualitätseigenschaften von Algorithmen b) Strukturierung von Algorithmen mit Hilfe der Strategien „Modularisierung“ und „Teile und Herrsche“ c) Analyse und Entwicklung von rekursiven Algorithmen |
Die Schülerinnen und Schüler … - analysieren und erläutern Algorithmen und Programme (A), - modifizieren Algorithmen und Programme (I), - stellen iterative und rekursive Algorithmen umgangssprachlich und grafisch dar (D), - entwickeln iterative und rekursive Algorithmen unter Nutzung der Strategien „Modularisierung“ und „Teilen und Herrschen“ (M), - implementieren iterative und rekursive Algorithmen auch unter Verwendung von dynamischen Datenstrukturen (I), - testen Programme systematisch anhand von Beispielen (I), - implementieren und erläutern iterative und rekursive Such- und Sortierverfahren (I), - beurteilen die Effizienz von Algorithmen unter Berücksichtigung des Speicherbedarfs und der Zahl der Operationen (A), - beurteilen die syntaktische Korrektheit und die Funktionalität von Programmen (A), - nutzen die Syntax und Semantik einer Programmiersprache bei der Implementierung und zur Analyse von Programmen (I), - interpretieren Fehlermeldungen und korrigieren den Quellcode (I), - untersuchen und bewerten anhand von Fallbeispielen Auswirkungen des Einsatzes von Informatiksystemen sowie Aspekte der Sicherheit von Informatiksystemen, des Datenschutzes und des Urheberrechts (A), - untersuchen und bewerten Problemlagen, die sich aus dem Einsatz von Informatiksystemen ergeben, hinsichtlich rechtlicher Vorgaben, ethischer Aspekte und gesellschaftlicher Werte unter Berücksichtigung unterschiedlicher Interessenlagen (A). |
Spiel: „Türme von Hanoi“ und Entwicklung des zugrunde liegenden Algorithmus |
|
2. Suchen in Listen und Arrays a) Lineare Suche in Listen und Arrays b) Binäre Suche in einem Array c) Untersuchung der beiden Verfahren bzgl. Laufzeit und Speicherplatzbedarf |
Suchen – iterativ und rekursiv Projekteinstieg: Laufzeitanalyse experimentell mit Zahlen-Raten |
|
|
3. Sortieren auf Listen und Arrays a) Entwicklung und Implementierung eines iterativen Sortierverfahrens für eine Liste (Sortieren durch Einfügen) b) Entwicklung und Implementierung eines rekursiven Sortierverfahrens für eine Liste (Quicksort) c) Untersuchung der beiden Verfahren bzgl. Laufzeit und Speicherplatzbedarf d) Weitere Sortierverfahren auf Listen und Arrays (Sortieren durch Auswählen, Mergesort) |
Sortieren: Leitprogramm EducETH „Sortierverfahren“ , Laufzeitbetrachtungen mit Animationen aus dem Internet |
|
|
4. Verantwortung der Informatik a) Der Unterschied zwischen Anwender und Produzent von Informatiksystemen b) Informatik und Ethik |
Die digitale Welt 011 – Verantwortung der Informatik |
|
Unterrichtssequenzen: |
Zu entwickelnde Kompetenzen |
Beispiele, Medien, Materialien und Methoden |
|
1. Endliche Automaten a) Erarbeitung der formalen Beschreibung eines Mealy-Automaten und der Darstellungsformen b) Erarbeitung der formalen Beschreibung eines deterministischen endlichen Automaten (DEA) sowie dessen Darstellungsformen; Erschließung der Fachbegriffe Alphabet, Wort, (akzeptierte) Sprache, Determinismus c) Analyse der Eigenschaften von DEAs durch die Modellierung eines Automaten zu einer gegebenen Problemstellung, der Modifikation eines Automaten sowie die Überführung der gegebenen Darstellungsform in eine andere |
Die Schülerinnen und Schüler … - analysieren und erläutern die Eigenschaften endlicher Automaten einschließlich ihres Verhaltens bei bestimmten Eingaben (A), - ermitteln die Sprache, die ein endlicher Automat akzeptiert (D), - entwickeln und modifizieren zu einer Problemstellung endliche Automaten (M), - stellen endliche Automaten in Tabellen und Graphen dar und überführen sie in die jeweils andere Darstellungsform (D), - entwickeln zur Grammatik einer regulären Sprache einen zugehörigen endlichen Automaten (M), - analysieren und erläutern Grammatiken regulärer Sprachen (A), - modifizieren Grammatiken regulärer Sprachen (M), - ermitteln die formale Sprache, die durch eine Grammatik erzeugt wird (A), - entwickeln zu einer regulären Sprache eine Grammatik, die die Sprache erzeugt (M) - entwickeln zur akzeptierten Sprache eines Automaten eine zugehörige Grammatik (M), - beschreiben an Beispielen den Zusammenhang zwischen Automaten und Grammatiken (D), - zeigen die Grenzen endlicher Automaten und regulärer Grammatiken im Anwendungszusammenhang auf (A), - erläutern die Ausführung eines einfachen maschinennahen Programms sowie die Datenspeicherung auf einer „Von-Neumann-Architektur“ (A), - untersuchen und beurteilen Grenzen des Problemlösens mit Informatiksystemen (A). |
Buch S. 132ff |
|
2. Grammatiken regulärer Sprachen a) Erarbeitung der formalen Beschreibung einer regulären Grammatik (Sprache, Terminal und Nicht-Terminal, Produktionen und Produktionsvorschriften) b) Analyse der Eigenschaften einer regulären Grammatik durch deren Entwicklung und Modellierung zu einer gegebenen Problemstellung. |
Buch S.152 |
|
|
3. Übungen und Vertiefungen Verwendung endlicher Automaten und Grammatiken regulärer Sprachen |
||
|
4. Grundsätzliche Arbeitsweise eines Computers und Grenzen der Berechenbarkeit a) Von-Neumann-Architektur und die Ausführung maschinennaher Programme b) Grenzen der Berechenbarkeit anhand des Halteproblems, nicht effizient berechenbare Probleme |
Die digitale Welt 101 – Maschinennahe Programmierung, Buch S.234 Die digitale Welt 100 – Berechenbarkeit, buch S. 171 |
|
Unterrichtssequenzen: |
Zu entwickelnde Kompetenzen |
Beispiele, Medien, Materialien und Methoden |
|
1. Aufbau von Baumstrukturen und Grundbegriffe a) Erarbeitung der Begriffe Wurzel, Knoten, Blatt, Kante, Grad eines Knotens und eines Baumes, Pfad, Tiefe, Ebene, Teilbaum b) Aufbau und Darstellung von Baumstrukturen in verschiedenen Anwendungskontexten |
Die Schülerinnen und Schüler … - stellen lineare und nichtlineare Strukturen grafisch dar und erläutern ihren Aufbau (D), - erläutern Operationen dynamischer (linearer oder nicht-linearer) Datenstrukturen (A), - analysieren und erläutern Algorithmen und Programme (A), - stellen iterative und rekursive Algorithmen umgangssprachlich und grafisch dar (D). - beurteilen die syntaktische Korrektheit und die Funktionalität von Programmen (A), - ermitteln bei der Analyse von Problemstellungen Objekte, ihre Eigenschaften, ihre Operationen und ihre Beziehungen (M), - ordnen Attributen, Parametern und Rückgaben von Methoden einfache Datentypen, Objekttypen sowie lineare und nichtlineare Datensammlungen zu (M), - modellieren abstrakte und nicht abstrakte Klassen unter Verwendung von Vererbung durch Spezialisieren und Generalisieren (M), - verwenden bei der Modellierung geeigneter Problemstellungen die Möglichkeiten der Polymorphie (M), - entwickeln iterative und rekursive Algorithmen unter Nutzung der Konstruktionsstrategien „Modularisierung“ und „Teilen und Herrschen“ (M), - implementieren iterative und rekursive Algorithmen auch unter Verwendung von dynamischen Datenstrukturen (I), - modifizieren Algorithmen und Programme (I), - nutzen die Syntax und Semantik einer Programmiersprache bei der Implementierung und zur Analyse von Programmen (I), - interpretieren Fehlermeldungen und korrigieren den Quellcode (I), - testen Programme systematisch anhand von Beispielen (I). |
Buch S. 183 Spielen mit Struktur – Baumstrukturen Projekteinstieg 1: Spielbäume Leitprogramm EducETH: Bäume in der Informatik |
|
2. Binäre Bäume a) rekursiver Aufbau eines binären Baums b) Traversierungen (pre-, in-, postorder) c) Modellierung eines Binärbaums in einem Anwendungskontext mit Hilfe der Klasse BinaryTree (als Entwurfs- und Implementationsdiagramm) d) Implementation einer Anwendung der Datenstruktur binärer Baum (ggf. in Teilen) |
Binäre Bäume Implementation des Projekts Ahnenbaum |
|
|
3. Binäre Suchbäume a) Prinzip des binären Suchbaums, Ordnungsrelation b) Operationen auf dem binären Suchbaum (Suchen, Einfügen, Löschen, sortierte Ausgabe) c) Modellierung eines binären Suchbaums in einem Anwendungskontext mit Hilfe der Klasse BinarySearchTree (als Entwurfs- und Implementationsdiagramm) und dem Interface Item d) Implementation einer Anwendung der Datenstruktur binärer Suchbaum (ggf. in Teilen) |
Leitprogramm EducETH:– Binäre Suchbäume Projekteinstieg 2: Binäre Suchbäume Buch S. 201f |
|
Unterrichtssequenzen: |
Zu entwickelnde Kompetenzen |
Beispiele, Medien, Materialien und Methoden |
|
1. Aufbau von Netzwerken und Kommunikationsregeln a) Das Netzwerk als Organisationsprinzip der Kommunikation und Möglichkeiten der Ausformung b) Geregelte technische Kommunikation durch Protokolle in Schichtenmodellen |
Die Schülerinnen und Schüler … - beschreiben und erläutern Netzwerk-Topologien, die Client-Server-Struktur und Protokolle sowie ein Schichtenmodell in Netzwerken (A), - analysieren und erläutern Eigenschaften und Einsatzbereiche symmetrischer und asymmetrischer Verschlüsselungsverfahren (A), - nutzen bereitgestellte Informatiksysteme und das Internet reflektiert zur Erschließung, Aufbereitung und Präsentation fachlicher Inhalte (D). |
Ohne Protokoll läuft nichts – Netzwerke, Buch S. 247 Simulation von Netzwerken mit Filius |
|
3. Aufgabenteilung in Netzwerken durch Server und Client a) Aufbau und Aufgaben der Client-Server-Struktur b) Protokolle zwischen Client und Server |
||
|
4. Kryptologie a) Veranschaulichen und Anwenden von symmetrischen und asymmetrischen kryptographischen Verfahren (Caesar, Vigenère, RSA) b) Bewertung der Verfahren hinsichtlich ihrer Sicherheit und ihrem Aufwand |
Kryptologie: Informatik im Kontext „Email nur für dich“ |
|
Unterrichtssequenzen: |
Zu entwickelnde Kompetenzen |
Beispiele, Medien, Materialien und Methoden |
|
1. Nutzung von relationalen Datenbanken a) Aufbau von Datenbanksystemen und Grundbegriffe - Aufgaben und Eigenschaften eines Datenbanksystems - Erarbeitung der Begriffe Tabelle, Attribut, Attributwert, Datensatz, Datentyp, Primärschlüssel, Datenbankschema - Problematisierung von Redundanzen, Anomalien und Inkonsistenzen b) SQL-Abfragen - Erarbeitung der grundlegenden Sprachelemente von SQL (SELECT(DISTINCT), FROM, WHERE, JOIN) - Analyse und Erarbeitung von SQL-Abfragen (AND, OR, NOT, UNION, AS, GROUP BY,ORDER BY, ASC, DESC, COUNT, MAX, MIN, SUM, Arithmetische Operatoren: +, -, *, /, (…), Vergleichsoperatoren: =, <>, >, <, >=, <=, LIKE, BETWEEN, IN, IS NULL, geschachtelte Select-Ausdrücke) c) Vertiefung an einem weiteren Datenbankbeispiel |
Die Schülerinnen und Schüler … - erläutern die Eigenschaften und den Aufbau von Datenbanksystemen unter dem Aspekt der sicheren Nutzung (A), - analysieren und erläutern die Syntax und Semantik einer Datenbankabfrage (A), - verwenden die Syntax und Semantik einer Datenbankabfragesprache, um Informationen aus einen Datenbanksystem zu extrahieren (I), - ermitteln Ergebnisse von Datenbankabfragen über mehrere verknüpfte Tabellen (D), - ermitteln für anwendungsbezogene Problemstellungen Entitäten, zugehörige Attribute, Relationen und Kardinalitäten (M), - stellen Entitäten mit ihren Attributen und die Beziehungen zwischen Entitäten in einem Entity-Relationship-Diagramm grafisch dar (D), - modifizieren eine Datenbankmodellierung (M), - modellieren zu einem Entity-Relationship-Diagramm ein relationales Datenbankschema (M), - bestimmen Primär- und Sekundärschlüssel (M), - analysieren und erläutern eine Datenbankmodellierung (A), - erläutern die Eigenschaften normalisierter Datenbankschemata (A), - überprüfen Datenbankschemata auf vorgegebene Normalisierungseigenschaften (D). - überführen Datenbankschemata in die 1. bis 3. Normalform (M). |
Videocenter: Rollenspiel und Arbeiten auf einer Datenbank mit SQL-Abfragen |
|
2. Modellierung von relationalen Datenbanken a) Datenbankentwurf durch ER-Diagramme - Ermittlung von Entitäten, zugehörigen Attributen, Beziehungen und Kardinalitäten in Anwendungssituationen und Modellierung eines Datenbankentwurfs in Form eines Entity-Relationship-Diagramms - Erläuterung und Erweiterung einer Datenbankmodellierung b) Entwicklung eines relationalen Modells aus einem Datenbankentwurf - Überführung eines Entity-Relationship-Diagramms in ein relationales Datenbankschema inklusive der Bestimmung von Primär- und Fremdschlüsseln c) Normalformen - Überprüfung von Datenbankschemata hinsichtlich der 1. bis 3. Normalform und Normalisierung (um Redundanzen zu vermeiden und Konsistenz zu gewährleisten) d) Implementation in Java |
Datenbankentwurf/ Umsetzung des ER-Modells/ Datenbanken verbessern durch Normalformen
|
