Das Fach

DAS UNTERRICHTSFACH INFORMATIK

(Quelle: http.//www.isb.bayern.de » Lehrplan (Pflicht-/Wahlpflichtfächer) » II Fachprofile » Informatik © ISB 2004 )

Selbstverständnis des Faches

Informations­gesellschaft
Durch die schnelle Entwicklung der Informationstechnologie und die weltweite Vernetzung steht heute jedem der Zugang zu einer gewaltigen Menge von Daten offen. Gleichzeitig kommen überall im beruflichen und privaten Leben, in Wissenschaft und Wirtschaft komplexe Systeme zur Informationsverarbeitung zum Einsatz. Ihre Leistungsfähigkeit und der Ausbau ihrer Möglichkeiten bestimmen oft die Weiterentwicklung in Wirtschaft, Technik und modernen Wissenschaften.
Aufgabe des Unterrichts
Die wesentliche Aufgabe des Informatikunterrichts am Gymnasium ist es daher, den Schülern ein systematisches, zeitbeständiges und über bloße Bedienerfertigkeiten hinausgehendes Basiswissen über die Funktionsweise, die innere Struktur sowie die Möglichkeiten und Grenzen informationstechnischer Systeme zu vermitteln. Dadurch wird ihnen deren sinnvolle, kompetente und verantwortungsbewusste Nutzung und Beurteilung ermöglicht. Als zukünftige Entscheidungsträger müssen die Gymnasiasten mit den Denkweisen vertraut gemacht werden, die den Informations- und Kommunikationstechniken zugrundeliegen, um deren prinzipielle Chancen und Risiken richtig einschätzen zu können.

Beitrag des Faches

BEITRAG DES FACHES ZUR GYMNASIALEN BILDUNG UND PERSÖNLICHKEITSENTWICKLUNG


Information
Im Informatikunterricht lernen die Schüler grundlegende Konzepte von Umgang mit Informations- und Kommunikationssystemen kennen, die sich durch Allgemeingültigkeit auszeichnen und auch in Zukunft nicht an Bedeutung verlieren werden. Dazu gehören Kenntnisse über die Methoden der Aufbereitung, Speicherung, Weiterverarbeitung und Übertragung von Information, die eine Interpretation und adäquate Beurteilung von Daten etwa in Bezug auf Zuverlässigkeit, Vollständigkeit oder Sicherheit ermöglichen.

Ordnungsprinzipien
Die Schüler lernen im Informatikunterricht Ordnungsprinzipien kennen, die zur Orientierung in einer hoch komplexen, vernetzten Welt beitragen und die bei der Erschließung der schnell fortschreitenden Entwicklungen in der Informationstechnologie, aber auch in vielen anderen Bereichen helfen. Dies gilt etwa für das Verständnis von Abläufen und Datenflüssen zwischen Institutionen oder für das Erfassen der Struktur von Produktionsabläufen.

Abstraktions-fähigkeit
In der Informatik verwendete Techniken (wie das Strukturieren, das systematische Zerlegen komplexer Systeme in überschaubare Teile, das Formalisieren und Interpretieren) fördern bei den Schülern die Abstraktionsfähigkeit und das schnelle Erfassen logischer Zusammenhänge. Bei der Arbeit mit abstrakten Modellen, die bei der Konstruktion und Analyse von Informatiksystemen eine entscheidende Rolle spielen, üben die Schüler in besonderem Maß, eine Situation von verschiedenen Standpunkten aus zu beurteilen. Dies schult die Konzentration auf das Wesentliche und fördert ein flexibles, eigenständiges, zielgerichtetes Lösen von Problemstellungen.

Urteilsvermögen
Da jedes Modell die Realität nur vereinfacht darstellt, ist bei allen Anwendungsbeispielen der Informatik eine systematische Überprüfung und kritische Beurteilung der Ergebnisse sowie des gewählten Modells nötig. Dies fördert die Fähigkeit der Gymnasiasten zu konstruktiver Kritik.
Teamarbeit / Soziale Kompetenzen
Bei der Beschäftigung mit zunehmend komplexeren, umfangreichen Aufgabenstellungen erfahren die Schüler, dass für deren Lösung Partner- und Teamarbeit oft von entscheidendem Vorteil sind und dass dabei die Zuverlässigkeit des Einzelnen gefordert ist. Außerdem wird die Bereitschaft der Jugendlichen gestärkt, Verantwortung zu übernehmen und die eigenen Ansichten und Ideen vor anderen zu vertreten.
Arbeitsstil
Die häufige Arbeit am Computer kommt der Freude der Kinder und Jugendlichen am kreativen Gestalten und am Experimentieren entgegen. Gleichzeitig werden die für den erfolgreichen Einsatz des Computers nötige Sorgfalt und Genauigkeit von Anfang an eingefordert und geübt.

Ziele und Inhalte

Information ist der zentrale Begriff im Informatikunterricht. Daraus resultieren Themen wie die Darstellung, Verarbeitung, Übersendung und Interpretation von Informationen.
Modellierung
Bei der Darstellung von Informationen wie auch bei der Analyse von Informationssystemen spielt die Modellbildung, bei der Ausschnitte der Wirklichkeit zielgerichtet vereinfacht und strukturiert dargestellt werden, eine wesentliche Rolle. Die Lernenden erkennen, dass die Erstellung eines Modells den wichtigsten Arbeitsschritt zwischen der Problemerfassung und der Umsetzung auf einem Software-system darstellt und für das Verständnis informatischer Abläufe entscheidend ist. An vielfältigen praktischen Beispielen sehen sie, dass bei der Vereinfachung der betrachteten Zusammenhänge einerseits die für den jeweiligen Zweck wesentlichen Aspekte erhalten bleiben müssen, andererseits unwesentliche Gesichts-punkte nicht mehr in Erscheinung treten dürfen.

Modellierungs-techniken
Die Schüler erfahren, dass je nach Art des Anwendungszusammen-hangs unterschiedliche Betrachtungsweisen notwendig sind, und lernen dementsprechend im Lauf des Unterrichts verschiedene Modellierungstechniken kennen. Die wichtigsten Eigenschaften und Funktionen eines Systems werden von den Schülern in graphischen Darstellungen exakt und anschaulich festgehalten, sodass sie diese auch mit ihren Mitschülern besprechen können. Sie verwenden die Fachsprache in altersgemäßer Weise; diese erlaubt es ihnen, die wesentlichen Erkenntnisse unabhängig von kurzlebigen technischen Strömungen oder speziellen Produkten zu formulieren.

Erstellte Modelle werden von den Schülern mit einem Informatik-system realisiert, die Ergebnisse werden diskutiert und überprüft. Dabei erwerben die Schüler sukzessive ein breites Spektrum an Denk-Methodenkompetenz und Beschreibungsschemata und lernen Strategien kennen, die im Lauf der Zeit die Bearbeitung auch komplexer und vernetzter Problemstellungen erlauben.
Unterstufe
Im Schwerpunkt Informatik des Fachs Natur und Technik wird eine gemeinsame Basis aus Wissen und Fähigkeiten unter Einbeziehung unterschiedlichster Vorkenntnisse hergestellt, die die Schüler aus dem privaten und schulischen Bereich bereits mitbringen. Die Kinder beschäftigen sich mit altersgemäßen Aufgabenstellungen aus ihrer Erfahrungswelt. Sie gestalten Graphik-, Text- und Multimediadokumente, strukturieren Informa-tion, ordnen sie und beschäftigen sich mit Hypertextstrukturen sowie mit elektronischer Post. Zudem erhalten die Schüler erste Einblicke in die automatische Informationsverarbeitung. Die Analyse der bearbeiteten Dokumente zeigt ihnen, dass diese jeweils aus bestimmten Objekten mit charakteristischen Eigenschaften bestehen. Mit dieser Sichtweise können die Kinder unabhängig von der jeweils verwendeten Software eine Vielzahl von Phänomenen im Zusammenhang mit Informatiksystemen verstehen. Das Vorgehen ist altersgemäß spielerisch und handlungsorientiert, aber trotzdem genau und systematisch. Es wird der Grundstein für den Aufbau angemessener Modelle und für die Verwendung einer klaren, effizienten Fachsprache in späteren Jahrgangsstufen gelegt.
Jahrgangsstufe 9 (NTG)
Am Naturwissenschaftlich-technologischen Gymnasium werden in der Mittelstufe die im Anfangsunterricht eingeführten Grundlagen aufgegriffen, vertieft und ergänzt. In der Jahrgangsstufe 9 gewinnen die Schüler mit der funktionalen Modellierung einen ersten Zugang zur Formalisierung und Strukturierung von größeren, als Ganzes kaum überschaubaren Prozessen. Statische Datenmodellierung hilft ihnen bei der Verwaltung sehr großer, komplexer Daten-mengen. Bereits in dieser Jahrgangsstufe gewinnen außerdem Fragestellungen an Bedeutung, die gesellschaftlich relevante Aspekte wie die Wechselwirkungen zwischen Informatiksystemen, Individuum und Gesellschaft betreffen.
Jahrgangsstufe 10 (NTG)
Mit der objektorientierten Modellierung werden in Jahrgangsstufe 10 die verschiedenen Modellierungstechniken verbunden. Bei der Beschreibung und Strukturierung von Abläufen lernen die Schüler Grundprinzipien von Automaten, Algorithmen und Programmen aus objektorientierter Sicht kennen. Sie untersuchen systematisch die Kommunikation bzw. Interaktion zwischen Objekten und verwenden Generalisierung sowie Spezialisierung als Konzepte zur Beschreibung von Verwandtschaftsbeziehungen. Die Jugendlichen erkennen, dass sich die Vorgehensweise und die Grundideen der objektorientierten Modellierung auch auf viele Situationen des Alltags gewinnbringend anwenden lassen.

Jahrgangsstufen 11 und 12
Aufbauend auf dem vorausgegangenen Informatikunterricht eignen sich die Schüler in den Jahrgangsstufen 11 und 12 weiterführende Konzepte und Methoden der Informatik an. Den Schwerpunkt bildet zunächst die Untersuchung dynamischer Informationsstrukturen. Dabei lernen die Jugendlichen das für größere Softwaresysteme unverzichtbare Prinzip der Rekursion kennen. Bei der Planung und arbeitsteiligen Durchführung eines größeren Softwareprojekts wenden sie Konzepte der praktischen Softwareentwicklung an. Hierbei erwerben sie auch auf den Alltag übertragbare Kenntnisse über die Organisa­tion und Synchronisation von Abläufen. Ein fundiertes Verständnis für die prinzipielle Funktionsweise eines Rechners gewinnen die Schüler durch die genauere Beschäftigung mit dem Vorgang der Kommunikation mit der Maschine. Überlegungen zu den Grenzen der maschinellen Berechenbarkeit unterstützen sie bei der realistischen Einschätzung der tatsächlichen Möglichkeiten der Informationstechnologie, wie sie für ein selbstbestimmtes Leben und Arbeiten in unserer Informations-gesellschaft notwendig ist. Für interessierte Jugendliche bietet sich die Möglichkeit, Informatik auch als Seminar zu wählen.
Einsatz von Rechnern
Handlungs- und problemorientiertes Arbeiten steht im Informatik-unterricht im Vordergrund. Deshalb spielt der Einsatz von Rechnern und Netzen eine wichtige Rolle. Im Unterricht erarbeitete Modelle werden von den Schülern umgesetzt und praktisch erprobt, die Ergebnisse beurteilt. Die jeweils verwendeten Softwaresysteme stellen hierbei lediglich hilfreiche Werkzeuge dar.