1. Die Bildungs- und Erziehungsziele in der gymnasialen Oberstufe
Allgemeine Ziele der GyO: vertiefte allgemeine Bildung, Einführung in die Wissenschaftspropädeutik, das Erreichen der Studierfähigkeit und die Entwicklung und Förderung einer mündigen Persönlichkeit
Dabei werden fünf Kompetenzfelder unterschieden:
Kompetenzfeld der eigenen Person
Gesellschaftliches, politisches, sozialethisches Kompetenzfeld
Wissenschafts- und erkenntnistheoretisches Kompetenzfeld
Kompetenzfeld Kommunikation, Kultur und Ästhetik
Kompetenzfeld der Beruflichkeit
2. Lernen in der gymnasialen Oberstufe
· neben inhaltlichem Lernen wird zunehmend auch methodisches, soziales sowie reflexives Lernen wichtig
· eine zunehmend selbstgesteuerte Auseinandersetzung mit Inhalten in Form aktiver Lernhandlungen wird gefordert
· Unterrichtsmethoden und -inhalte müssen sich verstärkt auf die späteren gesellschaftlichen und beruflichen Anforderungen ausrichten.
· Teamfähigkeit, durch kooperative Arbeitsformen erworben, stellt zugleich eine wichtige schulische und berufliche Qualifikation dar.
· Lehrende, die auf die Ausbildung von Kompetenzen zielen, geben die Verantwortung für das Lerngeschehen ab, ohne sich ihrer vollständig entledigen zu können.
3. Besondere Strukturen der gymnasialen Oberstufe
Fachlichkeit und Überfachlichkeit
Ziel: Wahrnehmung und Reflexion unterschiedlicher Perspektiven.
Arbeit in Grund- und Leistungskursen
Grundkurs: - modellhafte Einführung in die Materie
- Probleme sind Anwendungsbezogen
- grundlegende Sachverhalte und Strukturen in der Regel punktuell und exemplarisch abhandeln
= hohes Maß von Orientierungswissen vermittelt
Leistungskurs: - Einführung spezieller Verfahrensweisen oder Analysemethoden
- fachmethodische Vertiefung
- Vollständigkeit und Erprobung instrumentellen Wissens im vorwissenschaftlichen Bereich
= Abstraktionsgrad der Arbeit und das Maß des Verfügungswissens hoch
evtl. Vermittlung der Systematik eines Faches und seiner Methoden
Brückenfunktion der 11. Jahrgangsstufe
Die Sicherung grundlegender instrumenteller Kompetenzen in den Kernfächern Deutsch, Mathematik und Fremdsprachen ist Ziel
der Jahrgangsstufe 11. Die feststellbaren Wissens- und Leistungsunterschiede sind häufig durch voneinander abweichende Lebens- und
Lernerfahrungen entstanden. Diese auszugleichen ist Aufgabe der Eingangsphase der GyO.
Informatik im mathematisch-naturwissenschaftlichen Aufgabenfeld
Was ist Informatische Bildung:
Informatische Bildung ist:
· jener Teil der Allgemeinbildung, der die Welt unter informationellen Aspekten betrachtet.
· ist das Ergebnis von Lernprozessen, durch die Grundlagen, Methoden, Anwendungen, Arbeitsweisen und die gesellschaftliche Bedeutung von Informations- und Kommunikationstechnologien erschlossen werden.
Zentrale Aufgaben der informatischen Bildung:
· Persönlichkeitsentwicklung
· Vermittlung der grundlegenden Wirkprinzipien von Informatiksystemen
· Einordnung der Voraussetzungen, Chancen, Risiken und Folgen bei der Entwicklung zur Informationsgesellschaft und der damit sich verändernden Lebens- und Arbeitsformen.
Das Fach Informatik leistet seinen Beitrag zur informatischen Bildung.
Hierzu gehören vor allem:
Analyse, Beschreibungen und Modellierung komplexer Systeme
Problemlösungsmethoden und ihre Bewertung
Reflexion des Verhältnisses von Mensch und Technik
Verantwortungsbewusster Umgang mit Informatiksystemen
Schöpferisches Denken und Motivation
Kommunikative und kooperative Arbeitsformen
1. Bedeutung des Faches Informatik in der gymnasialen Oberstufe
Gegenstand des Informatikunterrichts
Drei miteinander verknüpfte Sichtweisen in der Informatik
Sichtweise |
Teilbereich fachlicher Kompetenz |
Beispiel |
Theoriebildung auf jeder Stufe der Abstraktion |
Theorie: Fähigkeit, Beziehungen zwischen Objekten (formal) zu beschreiben und die Gültigkeit zu beweisen |
Computerprogramme, die helfen, Theorien zu beweisen, die die Konsistenz oder Inkonsitenz von Spezifikationen überprüfen, Gegenbeispiele generieren und Testfälle durchspielen. |
Modellbildung auf jeder Stufe der Theoriebildung und des Entwurfes |
Abstraktion: Fähigkeit, diese Beziehungen zu benutzen, um Voraussagen zu machen, die mit den realen Dingen der Welt verglichen werden können |
Supercomputer, die mathematische Modelle realer Prozesse evaluieren und Netzwerke, die den Informationsaustausch über wissenschaftliche Experimente erst ermöglichen. |
Entwurfsphasen auf jeder Stufe der Theoriebildung und des Abstraktionsprozesses |
Design: Fähigkeit, spezifische Instanzen der Beziehungen zu implementieren um informationelle Prozesse zu gestalten. |
Komplexe Entwurfs- und Simulationssysteme ermöglichen z.B. den korrekten Entwurf von Mikroschaltkreisen, Programmierumgebungen und den effizienten Entwurf von Software |
· Die Informatik entwickelt – auch im Zuge von Internet und Medienentwicklungen - ihre eigenen anwendungsbasierten Ausprägungen, die Informations- und Kommunikationstechnologien.
· Schülerinnen und Schüler sollen informatische Konzepte dazu nutzen können, Elemente ihrer Erfahrungswelt zu verstehen, d.h. zu ordnen, zu erklären und gegebenenfalls zu beeinflussen.
Ziele und Aufgaben des Faches Informatik in der GyO
Wichtige Methoden des informatischen Problemlösens (& Texterschliessung):
Komplexitätsbewältigung
Reflexion
Kommunikation
Berufsorientierung
Informatikunterricht muss sich an folgenden Aufgaben ausrichten:
· Problem erkennen, analysieren und mit systematischen Techniken in eine algorithmische Lösung überführen.
· formale Lösungsabläufe formulieren und einem informationstechnischem System zur Verarbeitung übergeben.
· Grundlagenwissen
· Probleme der Automatisierung von Arbeitsprozessen, der Datensicherheit und des Datenschutzes
2. Unterrichtsgestaltung im Fach Informatik
2.1 Fachmethoden - Formen des Lehrens und Lernens
Methoden, um Daten und Informationen zu erarbeiten
Erschließen von Informationsquellen
Bearbeiten unterschiedlicher Informationsrepräsentationen
Systematisieren und Strukturieren von Inhalten aus informationstechnischen Systemen
Handlungsorientiertes Arbeiten im Kontext von Informatiksystemen
Methoden zur Bearbeitung von Informationen
Auswahl und Strukturierung von Informationen
Einordnung informationelle Prozesse in Alltagsvorgänge
Benutzung von Computer- und Informatiksystemen als Werkzeug
Zusammenstellung und Präsentation von Arbeitsergebnissen
Gruppenarbeit
Mehrperspektivität
2.2 Zur Arbeit in Grundkursen und Leistungskursen
Grundkurses: - grundlegende informatische Ausbildung
- Motive der teilnehmenden Schülerinnen und Schüler werden verstärkt aufgenommen
- grundlegende Fragestellungen, Sachverhalte, Problemkomplexe, Strukturen und Darstellungsformen eines Faches
- Zusammenhänge im Fach in exemplarischer Form erkennbar werden lassen; im Mittelpunkt des Unterrichts stehen unterschiedliche Problemlösungsmethoden mit den entsprechenden Werkzeugen.
- Orientierungswissen hat Vorrang
- Vermittlung wesentlicher Arbeitsmethoden des Faches
- mindestens eine Programmiersprache ist obligatorisch.
- keine Methodenlehre, sondern Unterricht anhand anspruchsvoller Inhalte der Informatik in Verbindung mit lebensweltlich relevanten Fragestellungen.
- genügend Rahmenbedingungen für das selbständige Arbeiten vorhanden
Leistungskurs: - starke Orientierung an der Systematik der Fachwissenschaft
- vertiefte Beherrschung der fachlichen Arbeitsmittel und -methoden, ihre selbständige Anwendung und theoretische Reflexion,
- Formale Beschreibungsmethoden bei der Modellbildung, der Problemlösung und Programmierung, bei der Verifikation der Lösung und bei der Beschreibung der verwendeten Methoden und Verfahren
- mind. eine weitere Programmiersprache mit einem anderen Sprachparadigma
- fachüberschreitende Aspekte behandelt
- keine größeren Anteile des informatischen Grundstudiums vorweggenommen werden
· Gelegenheit um individuelle Defizite auszugleichen und individuelle Stärken einzubringen.
· Größere Selbständigkeit der Schülerinnen und Schüler bei der praktischen Arbeit mit Informatiksystemen
· behandelt werden Softwarewerkzeuge, die das Nachvollziehen des Verhaltens eines Informatiksystems in exemplarischer Weise ermöglichen.
· bereits in der 1. Phase der Jahrgangsstufe 11 soll die weitere Arbeitsweise in der Oberstufe deutlich werden, d.h. es muss der Beratungsauftrag dieser Phase für die Kurswahl deutlich werden.
Im Mittelpunkt einer Kurssequenz stehen die fachlichen Grundlagen – Inhalte und Methoden der Informatik –, sowie deren
Einsatzmöglichkeiten und Anwendungen.
Insbesondere sind zu vermitteln:
· Methoden zur algorithmischen Problemlösung,
· Strukturen und Kenntnisse über Darstellungen, Formalismen und Strukturen,
· grundlegende Methoden aus der Praktischen Informatik,
· Kenntnisse über Rechnerarchitekturen und über Objekt- und Prozessstrukturen,
· Probleme analysieren
· Modelle entwickeln, implementieren, analysieren und simulieren,
· informationsverarbeitende Systeme zweckentsprechend einsetzen zu können und für Anwendungen verfügbar zu machen,
· kooperative Arbeit im Rahmen größerer Projekte (auch fachübergreifend)
Ausserdem (fachübergreifend):
· Querverbindungen zu Fragestellungen aus Nachbardisziplinen herstellen
· relevante Sachverhalte der Informatik aus aktuellem Anlass aufzugreifen und fachüberschreitend zu bearbeiten
Die fachspezifischen Inhalte des Informatikunterrichts in der gymnasialen Oberstufe unterliegen
· Leitgesichtspunkten
· informatischen Themenbereichen und
· Zugangslinien
Unverzichtbare Inhalte des Informatikunterrichts: generalisierbare Techniken zur Modellbildung und zur (Weiter-) Entwicklung von
Anwendungssystemen sowie Verfahren zur Nutzung, Analyse und Bewertung vorliegender Informatiksysteme.
Der konkrete Unterricht soll die genannten fünf Leitgesichtspunkte im Zusammenhang mit der fortschreitenden Entwicklung von
Informatiksystemen erschließen:
L1 Umgang mit Informationen
L2 Wirkprinzipien von Informatiksystemen
L3 Informatische Modellierung
L4: Problemlösen und Interaktion mit Informatiksystemen
L5: Wechselwirkungen zwischen Informatiksystemen, Individuum und Gesellschaft
T1 Fundamentale Algorithmen der Informatik
T2 Konzepte von Programmiersprachen
T3 Verteilte Systeme
T4 Fragestellungen der künstlichen Intelligenz
T5 Prozessverarbeitung in technischen Systemen
T6 Geschichte der Informatikentwicklung
T7 Datenbanken und Informationssysteme
T8 Modellbildung und Simulation
T9 Computergraphik und Bildverarbeitung
T10 Sprach- und Signalverarbeitung
T11 Datenschutz und Datensicherheit
T12 Textverarbeitung, Dateiverwaltung, Tabellenkalkulation, Informationspräsentation, CS-Anwendungen
T13 Grundlagen der Theoretischen Informatik
2.4.3 Zugangslinien
Für die Hauptphase soll eine der folgenden vier Zugangslinien gewählt werden, um einen vertieften Zugang zu informatischen Inhalten unter
Berücksichtigung von den Leitgesichtspunkte und informatischen Themenbereichen zu eröffnen.
Z1 Internet - orientierte Zugangslinie
Z2 Sprachen - orientierte Zugangslinie
Die Gestaltung dieser Kurssequenz orientiert sich an Möglichkeiten und am strukturellen Aufbau der gewählten Softwareentwicklungsumgebung.
Z3 Tool – orientierte Zugangslinie
Z4 Themen - orientierte Zugangslinie
Die fachliche Bandbreite der betrachteten "Informatiksysteme" (am Beispiel des Internets), der verfügbaren "Tools" und der "Themen" bestimmt jeweils die Reihenfolge und Tiefe der bereitzustellenden Lösungskonzepte.
Die gewählte Zugangslinie soll bis zum Ende der gymnasialen Oberstufe nicht mehr gewechselt werden.
2.5 Gestaltung von Kurssequenzen
Bei der konkreten Erstellung von Kurssequenzen durch die Fachberatungen greifen die drei oben genannten Gestaltungsebenen:
Leitgesichtspunkte, Informatische Themenbereiche und Zugangslinien ineinander.
· eine Kurssequenz hat verschiedene Leitgesichtspunkte, nicht mehr als zwei Themenbereiche und eine Zugangslinie
2.6 Fachübergreifender Unterricht
Anknüpfungspunkte für fachübergreifendes Lernen:
· Mathematik: der gemeinsam verwendete Algorithmenbegriff wird thematisiert und seine Implikationen für „Berechenbarkeit“ erschlossen
· sprachlichen Fächer: Fragen nach Syntax, Semantik, Erkennen, Erzeugen, Übersetzen und Verstehen von Texten werden aufgegriffen
· künstlerisch-musischen Fächer: durch praktisch-gestalterische Medienarbeit wird der Zugang zu fachspezifischen Lerninhalten ergänzt
· Fächer des gesellschaftswissenschaftlichen Aufgabenfeldes: die Themen „Datenschutz“, „Computerkriminalität“, „Auswirkungen der Informations- und Kommunikationstechnologien“ werden hinterfragt
· Philosophie: Wechselbeziehung zwischen Mensch und Maschine werden hinterfragt
· Fächern des mathematisch-naturwissenschaftlich-technischen Aufgabenfeldes sowie mit wirtschaftswissenschaftlichen Fächern: Modellierungskonzepte und Simulationsaussagen werden erprobt
2.7 Leistungsbewertung im Informatikunterricht
Leistungsbewertung dient der kontinuierlichen Rückmeldung für Lernende, Erziehungsberechtigte und Lehrkräfte.
Sie ist eine Grundlage der Beratung sowie der Förderung der Schülerinnen und Schüler.
Grundsätze der Leistungswertung:
· Bewertet werden die im Unterricht erbrachten Leistungen.
· Die Leistungsbewertung bezieht sich auf die im Unterricht vermittelten Kenntnisse, Fähigkeiten und Fertigkeiten.
· Leistungsbewertung muss alle transparent sein.
· Die Kriterien für die Leistungsbewertung müssen in der Fachberatung offengelegt und zwischen den Fachlehrerinnen und Fachlehrern abgesprochen werden.
Die beiden notwendigen Beurteilungsbereiche sind:
Klausuren
Sonstige Mitarbeit
Bei gruppenorientierten Arbeitsformen soll die individuelle Leistung erkennbar sein. Bei fachübergreifenden Projekten bildet der
fachspezifische Anteil den Kern der Bewertung.
A1 Einordnung von Modellierungswerkzeugen in Programmiersprachen, Softwareentwicklungsumgebungen und Softwaresysteme
A2 Grundlagen und Fachbegriffe
Praktische Informatik: Programmierung; Daten- und Informationsstrukturen; Parallele Prozesse
Theoretische Informatik
Technischen Informatik
der Angewandten Informatik
Mathematische Grundlagen und Hilfsmittel
Grundlagen von Informatik und Gesellschaft
A3 Informatische Themenbereiche
Fundamentale Algorithmen der Informatik
Konzepte von Programmiersprachen
Verteilte Systeme
Fragestellungen der künstlichen Intelligenz
Prozessverarbeitung in technischen Systemen
Geschichte der Informatikentwicklung
Datenbanken und Informationssysteme
Modellbildung und Simulation
Computergraphik und Bildverarbeitung
Sprach- und Signalverarbeitung
Datenschutz und Datensicherheit
Textverarbeitung, Dateiverwaltung, Tabellenkalkulation, Informationspräsentation, CSAnwendungen
Grundlagen der Theoretischen Informatik
Grundlagen der Rechnertechnologie
A4 Zuordnung von informatischen Themenbereichen zu Leitgesichtspunkten und Zugangslinien
A5 Mind-Map zu vier Zugangslinien
A6 Hinweise zu Kurssequenzen und Zugangslinien
Der Rahmenlehrplan Informatik verfolgt das Konzept, Lernzusammenhänge
bausteinorientiert (Fundus an austauschbaren informatischen Elementen)
zukunftsorientiert (Fundus an Themen und Fragestellungen)
erfahrungsorientiert (Fundus an Lehr- und Lernerfahrungen)
zu gestalten. Ein zentraler Aspekt dieser Gestaltung sind vier unterschiedliche Zugangslinien
Da die unterrichtliche Tradition des Faches Informatik noch nicht mit der anderer Fächer vergleichbar ist, wird für jede Zugangslinie eine
Kurssequenz als Orientierungshilfe vorgeschlagen.
Z1 Internet-orientierte Zugangslinie
- Internet als verteiltes Informatiksystem wird als ein fachliches Spiegelbild der vergangenen und zukünftigen Entwicklung
der Informations- und Kommunikationstechnologien betrachtet.
- Aufgaben und Probleme sollen die multiperspektivische Sichtweise auf die Informatik verdeutlichen
Z2 Sprachen-orientierte Zugangslinie
- verfolgt den klassischen Ansatz der "Kerninformatik" : Softwarebereich: Konzepte von Programmiersprachen und
Algorithmen aus unterschiedlichen Bereichen werden betrachtet
Hardware: logische und technische Grundlagen der Rechnertechnologie werden verdeutlicht
- Aufgaben und Probleme sollen algorithmische Sichtweise auf die Informatik verdeutlichen
Z3 Tool-orientierte Zugangslinie
- Softwareentwicklungswerkzeug mit seinen Möglichkeiten und Grenzen stehen im Vordergrund
Z4 Themen-orientierte Zugangslinie
- Ausweitung der anwendungsorientierten Informatik
- Aufgaben und Probleme sollen den Prozess der Problemlösung in den Vordergrund stellen