Lehrplan PLUS

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Informatik

1 Selbstverständnis des Faches Informatik und sein Beitrag zur Bildung
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Informations- und Kommunikationstechnologien sind heute sowohl im Berufsleben als auch im Alltag nicht mehr wegzudenken. Die weltweite Vernetzung ermöglicht jedem den Zugriff auf eine unüberschaubare Menge von Daten. Dadurch eröffnen sich dem Einzelnen große Chancen, beispielsweise im Hinblick auf eine schnelle und qualitativ hochwertige Informationsbeschaffung; es ergeben sich gleichzeitig aber auch Risiken, beispielsweise durch möglichen Missbrauch von Daten. Dadurch entsteht ein Spannungsfeld zwischen den Rechten und Interessen der Einzelpersonen, der gesellschaftlichen und ethischen Verantwortung und den möglichen Chancen, Risiken und Gefahren.
Das Fach Informatik zeigt Wege, diese täglichen Herausforderungen in unserer global vernetzten Kommunikations- und Informationsgesellschaft angemessen und kompetent zu bewältigen. Aufbauend auf systematischem und zeitbeständigem Basiswissen über Funktionsweise und innere Struktur informationstechnischer Systeme erwerben die Schülerinnen und Schüler im Informatikunterricht ein breit gefächertes Kompetenzspektrum. Dieses versetzt sie in die Lage, Informationstechnologie sachgerecht und verantwortungsvoll zu nutzen und zudem deren grundsätzliche Möglichkeiten, Grenzen und Gefahren zu beurteilen. Darüber hinaus werden sie befähigt, Lösungen für informatische Problemstellungen selbständig und im Team zu entwickeln.

Ein kompetenter Umgang mit Information, beispielsweise im Hinblick auf deren Beschaffung, Verarbeitung und Weitergabe, erfordert u. a. eine von der Zielsetzung abhängige, stimmige Strukturierung dieser Information. Dazu wenden die Schülerinnen und Schüler im Fach Informatik verschiedene Ordnungsprinzipien (z. B. eine Klassifizierung nach gemeinsamen Eigenschaften) und Modellierungstechniken an. Diese Prinzipien können dann auch in anderen Fächern oder Bereichen zielgerichtet eingesetzt werden.
In der Informatik spielt die Modellierung eine zentrale Rolle. Ein entscheidender Aspekt ist dabei die Abstraktion, u. a. durch Herausarbeiten der für die Aufgabenstellung relevanten Sachverhalte unter Vernachlässigung unwichtiger Aspekte. Das Fach Informatik leistet damit einen wichtigen Beitrag bei der Entwicklung der Abstraktionsfähigkeit. Gleichzeitig wird aufgrund der beim Modellieren notwendigen Entscheidungsprozesse das Urteilsvermögen der Schülerinnen und Schüler geschärft, da eine Situation von verschiedenen Standpunkten aus unterschiedlich bewertet werden kann. Jedes Modell stellt die Realität nur vereinfacht dar. Aus diesem Grund ist bei allen Anwendungsbeispielen der Informatik eine systematische Überprüfung und kritische Beurteilung der Ergebnisse sowie des gewählten Modells notwendig, was die Fähigkeit zu konstruktiver Kritik fördert.

In Wissenschaft und Wirtschaft werden umfangreiche Aufgabenstellungen in Form von Projekten organisiert. In der Informatik gilt dies insbesondere für den zentralen Bereich der Softwareentwicklung, weswegen im Informatikunterricht die Projektarbeit einen breiten Raum einnimmt. Damit erwerben die Schülerinnen und Schüler Kompetenzen, die sie auf die Anforderungen von Studium und Berufswelt vorbereiten.

Analysieren
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Beim Analysieren untersuchen die Schülerinnen und Schüler verschiedene Ausgangsszenarien (z. B. im Hinblick auf die zugrunde liegende Information und deren Repräsentationen) oder auch Informatiksysteme selbst. Dazu identifizieren, ordnen und kategorisieren sie die beteiligten Objekte und betrachten insbesondere deren Beziehungen und Abhängigkeiten, ggf. auch Abläufe.

Die Analyse ist eine notwendige Voraussetzung für die Modellierung und erfolgreiche Entwicklung informatischer Systeme, z. B. Standardsoftware, Automaten des Alltags.

Modellieren
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Ausgehend von einer Analyse stellen die Schülerinnen und Schüler Ausschnitte der Wirklichkeit zielgerichtet, vereinfacht und strukturiert im Modell dar. Je nach Aufgabenstellung werden dabei, abhängig von der Zielrichtung, verschiedene Modellierungstechniken (z. B. statisch, objektorientiert, ablauforientiert, zustandsorientiert, prozessorientiert) angewandt. Beim Modellieren abstrahieren die Schülerinnen und Schüler vom realen Kontext, indem sie entscheidende Komponenten (z. B. Strukturen und Abläufe) identifizieren, deren Zusammenhänge und Beziehungen geeignet repräsentieren und nichtrelevante Aspekte unberücksichtigt lassen. Der Modellierungsprozess findet auf verschiedenen Abstraktionsebenen statt. Abhängig davon werden ggf. Datenstrukturen und Algorithmen festgelegt oder selbst entwickelt, um schließlich eine geeignete Grundlage für die Implementierung zu legen.

Implementieren
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Beim Implementieren realisieren die Schülerinnen und Schüler die informatischen Modelle mithilfe geeigneter Programmiersprachen und Werkzeuge. In diesem Kontext entwickeln sie auch entsprechende Informatiksysteme. Die Schülerinnen und Schüler sind in der Lage, ihre Implementierung in konkreten Situationen zu testen, zu evaluieren und ggf. zu korrigieren.

Kooperieren und kommunizieren
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Im Zuge der Bearbeitung informatischer Aufgabenstellungen dokumentieren und präsentieren die Schülerinnen und Schüler ihre Arbeitsergebnisse, verwenden die Fachsprache angemessen und erläutern bzw. begründen ihre Lösungen. Im Rahmen von Teamarbeit, insbesondere bei der Arbeit in Softwareprojekten, legen die Schülerinnen und Schüler besonderen Wert auf das Kooperieren und Kommunizieren, indem sie beispielsweise geeignete Absprachen treffen und auf einen zielgerichteten Informationsaustausch achten.

Begründen und bewerten
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Die Schülerinnen und Schüler begründen und bewerten ihre Analysen, Modelle und Implementierungen. Zudem erkennen sie Wechselwirkungen zwischen informatischen Sachverhalten und gesellschaftlichen Fragestellungen und beurteilen deren Auswirkungen. Sie reflektieren Möglichkeiten und Grenzen der Informatik und schätzen sowohl Chancen als auch Risiken und Gefahren von Informatiksystemen ein.

Anwenden
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Die Schülerinnen und Schüler verwenden Informatiksysteme situationsgerecht und zielgerichtet beim Analysieren, Modellieren und Implementieren sowie bei der Erstellung unterschiedlicher Dokumente. Darüber hinaus wenden sie u. a. auch selbst erstellte Softwareprodukte oder verschiedene Algorithmen zur Lösung gegebener Problemstellungen an.

Vernetzen
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Die Schülerinnen und Schüler wenden die erworbenen informatischen Kompetenzen in neuen Kontexten, die auch außerhalb der Informatik liegen, an. Das Vernetzen ist somit eine Kompetenz, mit deren Hilfe die Schülerinnen und Schüler neue Inhalte und Aspekte in ihr bisheriges Denk- und Wissensschema einbauen und informatische Sachverhalte und Vorgehensweisen über die Prozess- und Gegenstandsbereiche hinweg verknüpfen; sie nimmt daher eine besondere Stellung innerhalb der prozessbezogenen Kompetenzen ein.

Informatik und Gesellschaft
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Informations- und Kommunikationstechnologien spielen sowohl im beruflichen Alltag als auch im Privatleben eine wichtige Rolle. Damit kommt es zwangsläufig zu einer Wechselwirkung von Informatiksystemen und den Menschen, die mit diesen in Berührung kommen oder diese nutzen. Solche Wechselwirkungen treten beispielsweise in der Arbeitswelt, wo neue Arbeitsfelder entstehen können, oder im Kontext von Gewohnheiten, Lebensstilen und sozialen Zusammenhängen auf. Es ergibt sich ein Spannungsfeld zwischen den Rechten und Interessen von Einzelpersonen und Institutionen (z. B. Schutz von persönlichen Daten versus Informationsfreiheit), der gesellschaftlichen und ethischen Verantwortung und den möglichen Chancen, Risiken und Gefahren.

Information und ihre Repräsentationen
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Jede Information benötigt eine Darstellung (Repräsentation). Abhängig vom Anwendungskontext wird eine geeignete Repräsentation ausgewählt (z. B. Tabelle, Diagramm), um die Information zielgerichtet interpretieren zu können.

Modelle
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Modelle sind Repräsentationen von Ausschnitten der Wirklichkeit. Sie sind dabei auf Aspekte eingeschränkt, die dem Modellierenden für seine Zwecke, beispielsweise zur Veranschaulichung oder zur Entwicklung eines informatischen Systems, sinnvoll erscheinen. Bei der informatischen Problemlösung repräsentieren Modelle das Ergebnis des Analyseprozesses; ohne ein detailliert konzipiertes Modell ist keine fundierte und nachhaltige Entwicklung eines informatischen Systems möglich.

Daten und Datenstrukturen
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Daten sind Repräsentationen von Informationen, die automatisch verarbeitet werden können. Zur Speicherung und Organisation solcher Daten nutzt man Datenstrukturen; diese stellen geeignete Operationen zur Verfügung, die den effizienten Zugriff auf die Daten sowie deren Verwaltung gewährleisten. Die Festlegung sinnvoller Datenstrukturen erfolgt im Rahmen des Modellierungsprozesses.

Abläufe und Algorithmen
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Bestimmte Problemstellungen können durch Festlegen von Abläufen, d. h. Abfolgen von Handlungsschritten, unter Ausnutzung grundlegender Kontrollstrukturen (z. B. Wiederholungen und bedingten Anweisungen) gelöst werden. Diese Abfolge von Handlungsvorschriften wird als Algorithmus bezeichnet, welcher bestimmte Kriterien erfüllen muss (z. B. eindeutige Ausführbarkeit der Anweisungen). Algorithmen werden in der Informatik durch standardisierte Diagramme (z. B. Programmablaufplan, Struktogramm) visualisiert.

Softwareprojekte
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Aus Gründen der Strukturierung und Organisation findet Softwareentwicklung meist in Form von Projekten statt. Mit zunehmender Komplexität eines Projekts werden geeignete Techniken des Projektmanagements und spezielle standardisierte Ablaufmodelle der Softwareentwicklung notwendig, um eine effiziente Durchführung der Softwareentwicklung zu gewährleisten.

Informatiksysteme
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Ein Informatiksystem ist eine spezifische Zusammenstellung von Hardware-, Software und/oder Netzwerkkomponenten zur Lösung eines Problems der Informationsverarbeitung. In der Praxis kann ein Informatiksystem ein Modellierungswerkzeug, eine Programmiersprache, ein einzelnes kommerzielles oder selbst erstelltes Softwareprodukt sein, aber auch eine aus zahlreichen Software- und Hardwarekomponenten bestehende vernetzte Struktur.

3 Aufbau des Fachlehrplans im Fach Informatik
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Der Fachlehrplan Informatik der Beruflichen Oberschule gilt für das Profilfach der Jahrgangsstufe 12 in der Ausbildungsrichtung Wirtschaft, das vertiefende Wahlpflichtfach in den Ausbildungsrichtungen Technik und Internationale Wirtschaft sowie das allgemeine, erweiternde Wahlpflichtfach in den anderen Ausbildungsrichtungen.
Um den unterschiedlichen Kompetenzanforderungen der einzelnen Ausbildungsrichtungen gerecht zu werden, ist der Fachlehrplan modular aufgebaut. Die Modularisierung ist dabei durch speziell definierte Lernbereiche realisiert, deren fachliche Inhalte so gestaltet sind, dass sich kaum gegenseitige Abhängigkeiten ergeben.
Im Profilfach, im vertiefenden Wahlpflichtfach in der Ausbildungsrichtung Internationale Wirtschaft und im allgemeinen, erweiternden Wahlpflichtfach Informatik der Jahrgangsstufe 12 nehmen die drei Lernbereiche zu relationalen Datenbanken eine besondere Rolle ein. Sie sind dort verpflichtend, da nur durch eine integrierte Informationsverarbeitung die rasant wachsenden Informationsbestände effektiv und sinnvoll genutzt werden können. Eine wichtige Voraussetzung dafür ist ein geeignetes Datenbanksystem. Neben diesen Pflichtbereichen ist noch Raum für einen weiteren Lernbereich.
Für das vertiefende Wahlpflichtfach in der Ausbildungsrichtung Technik in der Jahrgangsstufe 12 ist der Lernbereich „Grundlagen der Softwareentwicklung“ verpflichtend, damit die Absolventinnen und Absolventen dieser Ausbildungsrichtung die Grundlegenden Kompetenzen in diesem Bereich erwerben können. In der Jahrgangsstufe 13 müssen außerdem die Lernbereiche „Objektorientierte Analyse“ und „Modellbildung und Simulation“ gewählt werden.
Im allgemeinen, erweiternden Wahlpflichtfach Informatik in Jahrgangsstufe 13 kann die Wahl der Lernbereiche frei erfolgen, sodass die Schulen die Möglichkeit einer klaren inhaltlichen Profilsetzung erhalten. Ergänzend wird empfohlen, den Lernbereich „Objektorientierte Analyse“ zu unterrichten.
Durch den Aufbau des Lehrplans wird sichergestellt, dass die im Kompetenzstrukturmodell enthaltenen prozessbezogenen Kompetenzen des Faches Informatik im Unterricht erworben und angewendet werden können.
Das Fach Informatik wird in den Jahrgangsstufen 12 und 13, laut gültiger Stundentafel, im Umfang von zwei Wochenstunden angeboten. Dies bedeutet, dass pro Schuljahr Lernbereiche (Module) mit insgesamt 56 Unterrichtsstunden gewählt werden müssen. Falls in einer Ausprägung des Lehrplans Lernbereiche verpflichtend sind, muss die Differenz der Summe der verpflichtenden Lernbereiche zu 56 Unterrichtsstunden mit weiteren in der jeweiligen Ausprägung angebotenen Lernbereichen gefüllt werden.
Damit verhindert werden kann, dass die Schülerinnen und Schüler Lernbereiche in der Jahrgangsstufe 13 ein zweites Mal belegen können, ist eine Festlegung, welche Lernbereiche in den Jahrgangsstufen 12 und 13 innerhalb einer Ausbildungsrichtung gewählt werden können, an den jeweiligen Beruflichen Oberschulen erforderlich.

4 Zusammenarbeit mit anderen Fächern
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Die enge Verzahnung der Informatik mit Anwendungen in verschiedenen Bereichen (z. B. Wirtschaft, Wissenschaft oder auch Verwaltung) legt die Zusammenarbeit mit anderen Fächern (z. B. Mathematik, Physik, Technologie, Betriebswirtschaftslehre mit Rechnungswesen, Medien, Biologie) nahe. Im Informatikunterricht werden bei der Auswahl von Beispielen daher Inhalte aus den verschiedensten Fächern aufgegriffen.
Ebenso kommen Denkweisen und Verfahren der Informatik in anderen Fächern vielfältig zur Anwendung. Das algorithmische Denken findet sich beispielsweise in der Mathematik beim Anwenden von Lösungsschemata, in Deutsch beim Beschreiben von Vorgängen und in der Physik bei Simulationen wieder; die Fähigkeit zur Modellbildung wird auch in den naturwissenschaftlichen Fächern gefordert. Fragestellungen zu den Wechselwirkungen von Informatik und Gesellschaft betreffen u. a. die Fächer Sozialkunde, Evangelische oder Katholische Religionslehre und Ethik.
Umgekehrt können die Schülerinnen und Schüler in vielerlei Hinsicht auf Wissen und Methoden anderer Unterrichtsfächer zurückgreifen. Beispielsweise zeigen etwa die Fächer Geschichte, Betriebswirtschaftslehre/Rechnungswesen, Sozialkunde, Evangelische oder Katholische Religionslehre, Ethik und Medien den gesellschaftlichen Hintergrund auf, in den die Informations- und Kommunikationstechnologie eingebettet ist.

Medienbildung/Digitale Bildung
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Fokussiert auf die digital vernetzte Welt spielt die Medienbildung im Informatikunterricht eine bedeutende Rolle. Die Schülerinnen und Schüler erwerben Kenntnisse und Fertigkeiten, um sachgerecht, selbstbestimmt und verantwortungsvoll in einer multimedial geprägten Gesellschaft zu handeln und insbesondere Medien reflektiert zu nutzen. Dies zeigt sich beispielsweise beim verantwortungsbewussten Umgang mit Information, der Berücksichtigung der zentralen rechtlichen Bestimmungen für die Mediennutzung und -gestaltung (z. B. Persönlichkeitsrecht, Urheberrecht) sowie der Abschätzung von Chancen und Risiken digital verfügbarer Information, insbesondere der Kommunikation in sozialen Netzwerken.

Technische Bildung
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Im Bereich der Technischen Bildung nutzen die Schülerinnen und Schüler Informations- und Kommunikationstechnologien sachgerecht und verantwortungsbewusst. Sie gehen nachhaltig und verantwortungsbewusst mit Technik um und bewerten ihre Verwendung aus historischer, ökologischer, wirtschaftlicher, sozialer und humaner Perspektive. Im Fach Informatik analysieren, modellieren, implementieren, optimieren und testen die Schülerinnen und Schüler eigene Problemlösungen und stellen einen Zusammenhang zwischen der virtuellen und der realen Welt her.

Ökonomische Verbraucherbildung
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Die Kenntnisse über die Informationsflüsse in Unternehmen ermöglicht ihnen die selbstbestimmte und verantwortungsvolle Teilnahme am Marktgeschehen. Sie sind sich der Analysemöglichkeiten von Daten unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten in Unternehmen bewusst. Sie gehen daher mit persönlichen Daten vorsichtig um und sind in der Lage, den Missbrauch von Daten zu erkennen und vorzubeugen.

Soziales Lernen
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Wichtige Schlüsselqualifikationen für das Studium und den Beruf (Teamfähigkeit, Methodenkompetenz, soziale Kompetenz etc.) werden im Unterricht gefördert. Im Sinne der sozialen Bildung wird die Bedeutung des respektvollen und rücksichtsvollen Umgangs miteinander, insbesondere bei der elektronischen Kommunikation, vertieft.

Weitere Bildungs- und Erziehungsziele
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Das Fach Informatik leistet auch Beiträge zu weiteren Bildungs- und Erziehungszielen: zur Beruflichen Orientierung, zur Alltagskompetenz und Lebensökonomie (z. B. durch die Einschätzung der Risiken und Gefahren im Kontext der Nutzung sozialer Netzwerke), zur Werteerziehung (z. B. respektvoller Umgang bei der digitalen Kommunikation) und zur Gesundheitsförderung, z. B. Softwareergonomie.