Fachlehrplan spät beginnende Informatik 12 (grundlegendes Anforderungsniveau) Gymnasium, Informatik, Jahrgangsstufe 12

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Inf12 Lernbereich 1: Objektorientierte Modellierung und Programmierung

ca. 37 Std.
Übergreifende Ziele: Medienbildung | Technische Bildung | Alltagskompetenz und Lebensökonomie

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • analysieren Objekte hinsichtlich ihrer Attribute und Methoden, abstrahieren sie zu Klassen und stellen Objekte und Klassen grafisch dar.
    Prozessbezogene Kompetenzen: analysieren | modellieren
  • deklarieren Klassen sowie die zugehörigen Attribute und Methoden in einer objektorientierten Programmiersprache.
    Prozessbezogene Kompetenzen: implementieren
  • implementieren Methoden auf der Grundlage gegebener oder selbst entwickelter Algorithmen. Dabei übertragen sie ihre Kenntnisse über Variablen, Kontrollstrukturen und Funktionen auf eine objektorientierte Programmiersprache.
    Prozessbezogene Kompetenzen: implementieren
  • analysieren im Rahmen einfacher Beispiele aus der Praxis (etwa der Mitgliederverwaltung eines Vereins) Beziehungen zwischen Objekten verschiedener Klassen und modellieren sie in Objekt- und Klassendiagrammen.
    Prozessbezogene Kompetenzen: analysieren | modellieren
  • implementieren die im Klassendiagramm festgelegten Beziehungen durch Referenzen, um während der Laufzeit des Programms die Kommunikation zwischen den entsprechenden Objekten durch den Aufruf geeigneter Methoden zu ermöglichen. Dabei wenden sie insbesondere eine eindimensional indizierte Datenstruktur zur Speicherung und Verwaltung gleichartiger Referenzen an.
    Prozessbezogene Kompetenzen: implementieren | anwenden
  • modellieren durch Klassendiagramme Generalisierungshierarchien zu Strukturen aus ihrer Erfahrungswelt.
    Prozessbezogene Kompetenzen: modellieren
  • implementieren mithilfe einer objektorientierten Sprache Generalisierungshierarchien, indem sie das Konzept der Vererbung anwenden; sie nutzen dabei die Möglichkeit, Methoden zu überschreiben, und erläutern dabei das Konzept des Polymorphismus zur Implementierung verschiedener Verhaltensweisen, z. B. zur spartenabhängigen Berechnung der Mitgliedsbeiträge eines Sportvereins.
    Prozessbezogene Kompetenzen: anwenden | implementieren | kooperieren und kommunizieren

Inhalte zu den Kompetenzen:

  • objektorientierte Konzepte, u. a. Objekt, Klasse, Attribut, Attributwert, Methode
    Gegenstandsbereiche: Information und ihre Repräsentationen | Modelle | Daten und Datenstrukturen
  • Arten von Variablen: Parameter, lokale Variable und Attribut
    Gegenstandsbereiche: Modelle | Daten und Datenstrukturen | Information und ihre Repräsentationen
  • Methoden: Methodenkopf, Methodenrumpf, Methodendefinition, Methodenaufruf, Übergabewert, Rückgabewert; Konstruktor als spezielle Methode; Standardmethoden zum Geben und Setzen von Attributwerten
    Gegenstandsbereiche: Daten und Datenstrukturen | Abläufe und Algorithmen | Information und ihre Repräsentationen
  • Umsetzung von Beziehungen unterschiedlicher Kardinalitäten mithilfe von Referenzen
    Gegenstandsbereiche: Modelle | Daten und Datenstrukturen
  • Kommunikation zwischen Objekten durch Methodenaufrufe, Datenkapselung durch kontrollierten Zugriff auf die Attribute, Sequenzdiagramm
    Gegenstandsbereiche: Modelle | Daten und Datenstrukturen | Abläufe und Algorithmen
  • eindimensional indizierte Datenstruktur (Array/Feld): Index, Element, Länge
    Gegenstandsbereiche: Daten und Datenstrukturen
  • Generalisierung und Spezialisierung: Ober- und Unterklasse, Vererbung von Attributen und Methoden an Unterklassen, Überschreiben von Methoden, Polymorphismus
    Gegenstandsbereiche: Modelle | Daten und Datenstrukturen | Abläufe und Algorithmen

Inf12 Lernbereich 2: Rekursion

ca. 5 Std.
Übergreifende Ziele: Medienbildung

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • analysieren rekursive Algorithmen und erläutern das Prinzip der Rekursion. Dabei vergleichen sie iterative und rekursive Algorithmen für geeignete Problemstellungen.
    Prozessbezogene Kompetenzen: analysieren | kooperieren und kommunizieren
  • implementieren rekursive Algorithmen zur Lösung von Problemen und Aufgaben, wie z. B. Berechnung des ggT, Erzeugung selbstähnlicher Figuren, Türme von Hanoi.
    Prozessbezogene Kompetenzen: implementieren

Inhalte zu den Kompetenzen:

  • Rekursion: rekursiver Aufruf, Abbruchbedingung, lineare und verzweigte Rekursion
    Gegenstandsbereiche: Abläufe und Algorithmen

Inf12 Lernbereich 3: Listen

ca. 11 Std.
Übergreifende Ziele: Medienbildung

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • modellieren mithilfe einfach verketteter Listen lineare Datenstrukturen aus verschiedenen Situationen ihres Lebensumfeldes, z. B. eine Playlist. Sie nutzen dabei das Konzept der Trennung von Struktur und Daten.
    Prozessbezogene Kompetenzen: modellieren | anwenden
  • entwickeln für eine einfach verkettete Liste Algorithmen zum Einfügen bzw. Löschen von Elementen an beliebiger Stelle sowie zum Durchlaufen der Liste, um z. B. Elemente zu suchen oder zu verändern. Dabei nutzen sie das Prinzip der Rekursion.
    Prozessbezogene Kompetenzen: analysieren | modellieren
  • implementieren einfach verkettete Listen und die zugehörigen Algorithmen mithilfe einer objektorientierten Programmiersprache.
    Prozessbezogene Kompetenzen: implementieren

Inhalte zu den Kompetenzen:

  • einfach verkettete Liste: rekursive Struktur, ausgewählte und soweit möglich rekursiv definierte Methoden, u. a. zum Einfügen, Entfernen und Suchen von Elementen sowie zur Bestimmung der Listenlänge
    Gegenstandsbereiche: Modelle | Daten und Datenstrukturen | Abläufe und Algorithmen
  • Trennung von Struktur und Daten bzw. Inhalt
    Gegenstandsbereiche: Daten und Datenstrukturen

Inf12 Lernbereich 4: Graphen

ca. 10 Std.
Übergreifende Ziele: Medienbildung | Ökonomische Verbraucherbildung | Technische Bildung | Alltagskompetenz und Lebensökonomie

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • modellieren im Rahmen praktischer Fragestellungen vernetzte Strukturen als Graphen und klassifizieren diese anhand ihrer Eigenschaften.
    Prozessbezogene Kompetenzen: analysieren | modellieren
  • implementieren unter Verwendung einer Adjazenzmatrix die Datenstruktur Graph.
    Prozessbezogene Kompetenzen: implementieren
  • erläutern die Idee der Tiefensuche, formulieren den zugehörigen Algorithmus und wenden diesen an konkreten Beispielen an.
    Prozessbezogene Kompetenzen: kooperieren und kommunizieren | anwenden
  • implementieren den Tiefensuche-Algorithmus und modifizieren diesen in geeigneter, vom Anwendungskontext abhängiger Weise, z. B. bei der Auswahl oder Bearbeitung aller erreichbaren Knoten mit bestimmten Eigenschaften.
    Prozessbezogene Kompetenzen: anwenden | implementieren
  • analysieren und erläutern die Funktionsweise des Dijkstra-Algorithmus, wenden diesen an konkreten Beispielen an und erläutern dessen Alltagsrelevanz.
    Prozessbezogene Kompetenzen: begründen und bewerten | analysieren | kooperieren und kommunizieren | anwenden

Inhalte zu den Kompetenzen:

  • Graph: Knoten, Kanten, Pfad, Erreichbarkeit von Knoten, Zyklus
    Gegenstandsbereiche: Daten und Datenstrukturen | Modelle
  • Eigenschaften von Graphen: gerichtet, (stark/schwach) zusammenhängend, bewertet/gewichtet, zyklenfrei
    Gegenstandsbereiche: Daten und Datenstrukturen | Modelle
  • Adjazenzmatrix
    Gegenstandsbereiche: Daten und Datenstrukturen
  • Tiefensuche, Dijkstra-Algorithmus
    Gegenstandsbereiche: Abläufe und Algorithmen

Inf12 Lernbereich 5: Informationssicherheit

ca. 6 Std.
Übergreifende Ziele: Medienbildung | Politische Bildung | Sprachliche Bildung | Technische Bildung | Alltagskompetenz und Lebensökonomie | Werteerziehung

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • bewerten Regelungen zum Datenschutz im Spannungsfeld zwischen den Persönlichkeitsrechten des Einzelnen und wirtschaftlichen sowie öffentlichen Interessen, beispielsweise bei der polizeilichen Fahndung.
    Prozessbezogene Kompetenzen: vernetzen | begründen und bewerten
  • analysieren exemplarisch ein Informatiksystem (z. B. Smartphone-App, Smarthome-System, Informatiksystem eines Unternehmens) hinsichtlich der Umsetzung wichtiger Schutzziele der Informationssicherheit und bewerten das Erreichen dieser Ziele. Dabei wird ihnen der Zusammenhang zwischen den Schutzzielen und den datenschutzrechtlichen Vorgaben bewusst.
    Prozessbezogene Kompetenzen: begründen und bewerten | analysieren
  • beschreiben verschiedene Arten der Gefährdung eines Informatiksystems.
    Prozessbezogene Kompetenzen: kooperieren und kommunizieren
  • erläutern Maßnahmen, die die Informationssicherheit und den Schutz personenbezogener Daten gewährleisten sollen. In diesem Kontext werden ihnen technische und wirtschaftliche Grenzen bewusst.
    Prozessbezogene Kompetenzen: begründen und bewerten | analysieren | vernetzen | kooperieren und kommunizieren

Inhalte zu den Kompetenzen:

  • Datenschutzgesetze: Zweck, Grundsätze (z. B. Verbotsprinzip mit Erlaubnisvorbehalt), Rechte von Betroffenen
    Gegenstandsbereiche: Informatik und Gesellschaft
  • wichtige Schutzziele der Informationssicherheit: Vertraulichkeit, Integrität, Verfügbarkeit, Authentizität
    Gegenstandsbereiche: Informatik und Gesellschaft | Informatiksysteme
  • Gefährdungskategorien: höhere Gewalt (z. B. Blitzeinschlag), organisatorische Mängel (z. B. unzureichende Regelungen), menschliche Fehlhandlungen (z. B. Preisgabe eines Passworts), technisches Versagen (z. B. Hardwareausfall), vorsätzliche Handlungen, z. B. Schadprogramme, DDoS
    Gegenstandsbereiche: Informatik und Gesellschaft | Informatiksysteme
  • Sicherheitsmaßnahmen: organisatorisch (z. B. Richtlinie, Passwortregel), technisch (z. B. Antivirensoftware, Firewall, Verschlüsselung, Sandbox), physisch, z. B. Zugangskontrolle
    Gegenstandsbereiche: Informatik und Gesellschaft | Informatiksysteme

Inf12 Lernbereich 6: Praktische Softwareentwicklung, Projekt

ca. 15 Std.
Übergreifende Ziele: Berufliche Orientierung | Medienbildung | Soziales Lernen | Sprachliche Bildung

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • nutzen Klassen aus einer Programmbibliothek, z. B. zur Implementierung einer grafischen Benutzeroberfläche.
    Prozessbezogene Kompetenzen: anwenden
  • beschreiben anhand des Wasserfallmodells Phasen für den Ablauf von Softwareprojekten und vergleichen dieses mit einem Modell aus der agilen Softwareentwicklung.
    Prozessbezogene Kompetenzen: kooperieren und kommunizieren | modellieren
  • führen ein Softwareprojekt zu einer einfachen Aufgabenstellung aus der Praxis (z. B. Mitgliederverwaltung eines Vereins, einfaches Spiel) gemäß einem Vorgehensmodell der Softwareentwicklung im Team eigenverantwortlich und arbeitsteilig durch.
    Prozessbezogene Kompetenzen: analysieren | modellieren | implementieren | kooperieren und kommunizieren | anwenden

Inhalte zu den Kompetenzen:

  • Bibliotheksklassen: z. B. für Listen, Elemente einer grafischen Benutzeroberfläche, Taktgeber, Methoden zur persistenten Datenspeicherung
    Gegenstandsbereiche: Softwareprojekte | Information und ihre Repräsentationen
  • Grundlagen der Projektplanung: Zielsetzung, Arbeitsteilung, Schnittstellen, Meilensteine
    Gegenstandsbereiche: Softwareprojekte
  • Wasserfallmodell: Analyse, Entwurf, Implementierung, Test, Bewertung und Abnahme, Betrieb und Wartung
    Gegenstandsbereiche: Modelle | Softwareprojekte
  • agile Softwareentwicklung: agiles Manifest, agile Methoden (z. B. User Stories, Tasks, Project Board, Sprints, Retrospektive); iterativ inkrementelle Softwareentwicklung
    Gegenstandsbereiche: Modelle | Softwareprojekte
  • Testen: z. B. manuelles Überprüfen, automatisiertes Testen, Debuggen, Testen einzelner Komponenten
    Gegenstandsbereiche: Softwareprojekte | Abläufe und Algorithmen

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