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Ernst-Moritz-Arndt-Gymnasium
Curriculum im Fach Informatik
Jahrgangsstufe/Kurs 8 - 13


Curriculum
Jahrgangsstufe 8                                                                       durchgängige Nutzung einer Lernplattform

                      Inhalte                          Prozessbezogene Kompetenzen     Anmerkungen, Methoden      Zeitvorgabe
Umgang mit Software
    Textverarbeitung (ausgewählte Themen)          Nutzung informatischer Werkzeuge   Hoher Anteil              20 Wochen
    Tabellenkalkulation                            Modellieren                        selbstständiger Arbeit
         o Relative/absolute Adressierung           Systematisieren                    Lernen durch Lehren
         o Bedingungen                              Operieren
         o Funktionen                               Erfassen
    Einführung in Datenbanken (optional)           Auswerten
    Präsentation                                   Beurteilen
         o Layout                                                                      Projektarbeit
         o Farbgestaltung
         o Stofffülle
         o Animationen
    Internet                                                                          Teamarbeit
         o Funktionsweise
         o Datenschutz
         o Recherche                                                                   Projektarbeit
    Grafik (optional)                                                                 Teamarbeit
         o Einfache Bildbearbeitung
         o Bildformate
         o Comic-Gestaltung
Funktionsweise von Software (I)
    Homepagegestaltung                             Darstellen                         Projektarbeit             20 Wochen
         o Einführung in HTML                       Anwenden                           Selbständigkeit
         o Einführung JavaScript (Interaktivität)   Konstruieren
    Formularerstellung                             Beurteilen
    Erste Algorithmik (z.B. mit Kara/Karol etc.)   Kommunizieren
                                                    Präsentieren

                                                               -1-
Curriculum
Jahrgangsstufe 9                                                               durchgängige Nutzung einer Lernplattform

                     Inhalte                     Prozessbezogene Kompetenzen    Anmerkungen, Methoden      Zeitvorgabe
Funktionsweise von Hardware
    Funktionsweise des PCs                   Systematisieren                   Einsatz von LOCAD oder    20 Wochen
         o CPU, ROM, RAM                      Operieren                         DigitalSimulator
         o Von-Neumann-Modell                 Anwenden
         o Adressierung                       Konstruieren
    Digitale Informationsdarstellung         Auswerten                         Arbeit mit SIMULOG-
         o Binärcodierung                     Kommunizieren                     Bausteinen
         o Bit/Byte                           Präsentieren
    Verarbeitung digitale Informationen
         o Logische Gatter
         o Logische Funktionen
         o Halbaddierer, Volladdierer
    Schaltwerke
         o FlipFlops
         o Schieberegister
         o Codierwerke
    Einführung Maschinensprache (optional)
         o SIMULOG
Funktionsweise von Software (II)
    Algorithmische Strukturen                Problemlösen                      Projektarbeit mit Methoden 20 Wochen
         o Zuweisungen und Variablen          Modellieren                       der Softwareentwicklung
         o Schleifen                          Systematisieren
         o Bedingungen                        Operieren                         Arbeit mit Robot Karol
    Algorithmische Dekomposition             Anwenden                          und Python
      (Modularisierung)                       Konstruieren
         o Methoden                           Auswerten
    Softwareprojekt                          Kommunizieren
         o Python (oder PHP, JavaScript)      Präsentieren
Curriculum
Jahrgangsstufe 10
siehe Jahrgangsstufe 9-G8


                                                          -2-
Curriculum
Jahrgangsstufe 11                                                                       durchgängige Nutzung einer Lernplattform

                       Inhalte                            Prozessbezogene Kompetenzen   Anmerkungen, Methoden        Zeitvorgabe
Einstieg in die Programmierung
    Imperative Programmierung                         Systematisieren                  Einsatz Leitprogramm-       20 Wochen
           o Einfache Datentypen                       Operieren                        Methode
           o Ein-/Ausgabe                              Anwenden
           o Anweisungen und Kontrollstrukturen        Konstruieren                     Selbstständiges Arbeiten
                   Bedingungen                        Auswerten
                   Schleifen                          Modellieren
           o Methoden                                  Problemlösen
    Nutzung von komplexeren Datenstrukturen           Beurteilen
           o Array
           o ArrayList
           o Stack und Queue
    Einfache Sortier- und Suchverfahren                                                Stationen lernen
           o Binäre Suche                                                               Gruppenpuzzle
           o SelectionSort
           o InsertionSort
           o BubbleSort
    Einführung in die Kryptologie                                                      Besuch der Schüler-Krypto
           o Caesar-Verschlüsselung                                                     (Uni Bonn)
           o mono-/polyalphabetische Verfahren
Einstieg in die Objektorientierung                     Modellieren
    OOD                                               Systematisieren                  Methoden der                20 Wochen
           o Modellierungsprinzipien                   Operieren                        Softwareentwicklung
           o Entwurfsmodelle wie MVC                   Anwenden
           o UML-Diagramme                             Konstruieren                     Arbeit in verteilten
    OOP                                               Auswerten                        Gruppen, Lernen durch
           o Klasse, Objekt                            Problemlösen                     Lehren
           o Attribut, Methode                         Beurteilen                       Nutzung von JavaEditor,
           o Konstruktor                               Dokumentieren                    Greenfoot und Lego
           o Vererbung                                                                  Mindstorms
           o GUI-Programmierung
           o Diverse Softwareprojekte (u.a. Android)                                    Umgang mit der Java-API

                                                                   -3-
Curriculum
Jahrgangsstufe 12                                                                      durchgängige Nutzung einer Lernplattform

                       Inhalte                           Prozessbezogene Kompetenzen   Anmerkungen, Methoden         Zeitvorgabe
Rekursion
    Einfache Rekursionen                             Systematisieren                  Gruppenpuzzle                20 Wochen
    Rekursion - Iteration                            Operieren                        Stationen lernen
    Komplexität                                      Anwenden
    Höhere Sortieralgorithmen                        Konstruieren                     Einsatz von JavaEditor und
          o QuickSort                                 Auswerten                        Greenfoot
          o MergeSort, HeapSort (Leistungskurs)       Modellieren
    Backtracking                                     Problemlösen                     MathePrisma-Module (Uni
          o Ausgewählte Aufgabenstellungen (z.B.      Beurteilen                       Wuppertal)
             Türme von Hanoi, n-Damen-Problem,        Darstellen
             Springer, Labyrinth)                     Dokumentieren                    Nutzung visualisierter
          o ~ mit Schranke                                                             Systeme (Sortierverfahren)
          o Branch-and-Bound (Leistungskurs)
Dynamische Datenstrukturen
    Liste, Keller, Schlange, Ring                    Systematisieren                  Nutzung visualisierter       20 Wochen
    Baum                                             Operieren                        Systeme (ADT-Modell)
          o Binärbaum inkl. Anwendungen               Anwenden
          o geordneter Baum inkl. aller Operationen   Konstruieren                     MathePrisma-Module (Uni
          o Traversierungen (Pre-, In-, PostOrder)    Auswerten                        Wuppertal)
          o AVL (Leistungskurs)                       Modellieren
    Graphenstrukturen                                Problemlösen
          o Exemplarisch im Grundkurs (TSP)           Beurteilen
          o Adjazensliste, -matrix                    Darstellen
          o im Leistungskurs vertieft:                Dokumentieren
                 Ungerichteter Graph
                 Tiefen-/Breitensuche
                 Wegenetze
                 Königsberger Brückenproblem
                 Kürzester Weg (Dijkstra, Floyd-
                    Warshall)
                 TSP
                 Abschließend: Softwareprojekt

                                                                  -4-
   Heuristiken
       o Greedy-Algorithmen
       o Ausgewählte Aufgabenstellungen (z.B.             Nutzung visualisierter
          Sintflut-Algorithmus, Genetische                Systeme
          Algorithmen, Ameisen-Algorithmus,               (Unterrichtsvideos)
          „Rechnen mit DNA“) auch
          Komplexitätstheorie (P=NP?)
   Kryptologie                                           Nutzung von CrypTool
       o Symmetrische                                     (Deutsche Bank)
          Verschlüsselungsverfahren (z.B. Caesar,
          Vigenére)                                       MathePrisma-Module (Uni
       o Asymmetrische                                    Wuppertal)
          Verschlüsselungsverfahren (z.B. DES,
          RSA)
       o Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch
       o Datenschutzaspekte




                                                    -5-
Curriculum
Jahrgangsstufe 13                                                                     durchgängige Nutzung einer Lernplattform

                       Inhalte                          Prozessbezogene Kompetenzen   Anmerkungen, Methoden       Zeitvorgabe
Endliche Automaten und formale Sprachen
   Exemplarisch im Grundkurs                        Systematisieren                                            25 Wochen
          o Deterministische und                     Operieren                        Automatenvisualisierung
             nichtdeterministische endliche          Anwenden                         (Machines, JFLAP)
             Automaten                               Konstruieren
          o Potenzmengenkonstruktion                 Auswerten                        LEGO Mindstorms als TM
          o Reguläre Sprachen und Grammatiken        Modellieren                      (Schülerlabor Aachen)
   Vertieft im Leistungskurs                        Problemlösen
          o weitere Automatenmodelle: (nicht)-       Beurteilen                       Nutzung visualisierter
             deterministischer Kellerautomat,        Darstellen                       Systeme
             Turingmaschine                          Dokumentieren                    (Turingsimulatoren)
          o weitere Grammatiken: kontextfrei, -
             sensitiv
          o Chomsky-Hierarchie
          o Zusammenhänge Automat – Grammatik
             – Sprache
          o Berechenbarkeitstheorie, Halteproblem
   Anwendung
          o Compilerbau (Scanner, Parser)
          o Exemplarische Definition einer eigenen
             Sprache
          o Spracherweiterungen




                                                                 -6-
Relationale Datenbanken
    Modellieren mit dem Entity-Relationship-Modell   Problemlösen      Nutzung von MySQL           15 Wochen
    Überführung des ERM in ein relationales Modell   Systematisieren   (XAMPP)
    Normalisierung in die 1. bis 3. Normalform       Dokumentieren
    Umsetzung in einem Datenbanksystem               Operieren         Nutzung von MySQL in
       (MySQL)                                        Anwenden          Verbindung mit JAVA
    SQL-Abfragen über eine und mehrere               Darstellen
       miteinander verknüpfte Tabellen (SELECT …      Konstruieren
       FROM … WHERE …, (LEFT/RIGHT) JOIN,             Auswerten
       AS, ORDER BY, GROUP BY, COUNT,                 Modellieren
       MAX/MIN, SUM, AVG)                             Beurteilen
    Datenbankabfragen mit SQL in einem JAVA-
       Programm
    Softwareprojekt mit MySQL und JAVA

Netzwerke
    Grundlegende Eigenschaften eines                 Problemlösen      Erarbeitung mittels         10 Wochen
      Netzwerkprotokolls                              Systematisieren   Netzwerktool
    Prüfverfahren in Netzwerkprotokollen             Dokumentieren
    SimpleMailTransportProtocol (SMTP)               Operieren         Arbeit mit PuTTY und
    PostOfficeProtocol 3 (POP3)                      Anwenden          Mail-Server
    Erarbeitung weiterer Protokolle                  Darstellen
         o TCP, UDP                                   Konstruieren      eigenständige Erarbeitung
         o IP                                         Auswerten         von Präsentationen zu den
         o HTTP                                       Modellieren       Protokollen
         o FTP                                        Beurteilen
         o IMAP
    Zusammenfassung im OSI-Schichtenmodell
                                                                        Orientierung an den
    Programmierung verschiedener Netzwerk-
                                                                        Zentralabitur-Klassen
      Anwendungen (Client- und Client/Server-
      Anwendungen) wie Online-Shops oder
      Mehrspieler-TicTacToe




                                                                  -7-

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  • 1. Ernst-Moritz-Arndt-Gymnasium Curriculum im Fach Informatik Jahrgangsstufe/Kurs 8 - 13 Curriculum Jahrgangsstufe 8 durchgängige Nutzung einer Lernplattform Inhalte Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen, Methoden Zeitvorgabe Umgang mit Software  Textverarbeitung (ausgewählte Themen) Nutzung informatischer Werkzeuge Hoher Anteil 20 Wochen  Tabellenkalkulation Modellieren selbstständiger Arbeit o Relative/absolute Adressierung Systematisieren Lernen durch Lehren o Bedingungen Operieren o Funktionen Erfassen  Einführung in Datenbanken (optional) Auswerten  Präsentation Beurteilen o Layout Projektarbeit o Farbgestaltung o Stofffülle o Animationen  Internet Teamarbeit o Funktionsweise o Datenschutz o Recherche Projektarbeit  Grafik (optional) Teamarbeit o Einfache Bildbearbeitung o Bildformate o Comic-Gestaltung Funktionsweise von Software (I)  Homepagegestaltung Darstellen Projektarbeit 20 Wochen o Einführung in HTML Anwenden Selbständigkeit o Einführung JavaScript (Interaktivität) Konstruieren  Formularerstellung Beurteilen  Erste Algorithmik (z.B. mit Kara/Karol etc.) Kommunizieren Präsentieren -1-
  • 2. Curriculum Jahrgangsstufe 9 durchgängige Nutzung einer Lernplattform Inhalte Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen, Methoden Zeitvorgabe Funktionsweise von Hardware  Funktionsweise des PCs Systematisieren Einsatz von LOCAD oder 20 Wochen o CPU, ROM, RAM Operieren DigitalSimulator o Von-Neumann-Modell Anwenden o Adressierung Konstruieren  Digitale Informationsdarstellung Auswerten Arbeit mit SIMULOG- o Binärcodierung Kommunizieren Bausteinen o Bit/Byte Präsentieren  Verarbeitung digitale Informationen o Logische Gatter o Logische Funktionen o Halbaddierer, Volladdierer  Schaltwerke o FlipFlops o Schieberegister o Codierwerke  Einführung Maschinensprache (optional) o SIMULOG Funktionsweise von Software (II)  Algorithmische Strukturen Problemlösen Projektarbeit mit Methoden 20 Wochen o Zuweisungen und Variablen Modellieren der Softwareentwicklung o Schleifen Systematisieren o Bedingungen Operieren Arbeit mit Robot Karol  Algorithmische Dekomposition Anwenden und Python (Modularisierung) Konstruieren o Methoden Auswerten  Softwareprojekt Kommunizieren o Python (oder PHP, JavaScript) Präsentieren Curriculum Jahrgangsstufe 10 siehe Jahrgangsstufe 9-G8 -2-
  • 3. Curriculum Jahrgangsstufe 11 durchgängige Nutzung einer Lernplattform Inhalte Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen, Methoden Zeitvorgabe Einstieg in die Programmierung  Imperative Programmierung Systematisieren Einsatz Leitprogramm- 20 Wochen o Einfache Datentypen Operieren Methode o Ein-/Ausgabe Anwenden o Anweisungen und Kontrollstrukturen Konstruieren Selbstständiges Arbeiten  Bedingungen Auswerten  Schleifen Modellieren o Methoden Problemlösen  Nutzung von komplexeren Datenstrukturen Beurteilen o Array o ArrayList o Stack und Queue  Einfache Sortier- und Suchverfahren Stationen lernen o Binäre Suche Gruppenpuzzle o SelectionSort o InsertionSort o BubbleSort  Einführung in die Kryptologie Besuch der Schüler-Krypto o Caesar-Verschlüsselung (Uni Bonn) o mono-/polyalphabetische Verfahren Einstieg in die Objektorientierung Modellieren  OOD Systematisieren Methoden der 20 Wochen o Modellierungsprinzipien Operieren Softwareentwicklung o Entwurfsmodelle wie MVC Anwenden o UML-Diagramme Konstruieren Arbeit in verteilten  OOP Auswerten Gruppen, Lernen durch o Klasse, Objekt Problemlösen Lehren o Attribut, Methode Beurteilen Nutzung von JavaEditor, o Konstruktor Dokumentieren Greenfoot und Lego o Vererbung Mindstorms o GUI-Programmierung o Diverse Softwareprojekte (u.a. Android) Umgang mit der Java-API -3-
  • 4. Curriculum Jahrgangsstufe 12 durchgängige Nutzung einer Lernplattform Inhalte Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen, Methoden Zeitvorgabe Rekursion  Einfache Rekursionen Systematisieren Gruppenpuzzle 20 Wochen  Rekursion - Iteration Operieren Stationen lernen  Komplexität Anwenden  Höhere Sortieralgorithmen Konstruieren Einsatz von JavaEditor und o QuickSort Auswerten Greenfoot o MergeSort, HeapSort (Leistungskurs) Modellieren  Backtracking Problemlösen MathePrisma-Module (Uni o Ausgewählte Aufgabenstellungen (z.B. Beurteilen Wuppertal) Türme von Hanoi, n-Damen-Problem, Darstellen Springer, Labyrinth) Dokumentieren Nutzung visualisierter o ~ mit Schranke Systeme (Sortierverfahren) o Branch-and-Bound (Leistungskurs) Dynamische Datenstrukturen  Liste, Keller, Schlange, Ring Systematisieren Nutzung visualisierter 20 Wochen  Baum Operieren Systeme (ADT-Modell) o Binärbaum inkl. Anwendungen Anwenden o geordneter Baum inkl. aller Operationen Konstruieren MathePrisma-Module (Uni o Traversierungen (Pre-, In-, PostOrder) Auswerten Wuppertal) o AVL (Leistungskurs) Modellieren  Graphenstrukturen Problemlösen o Exemplarisch im Grundkurs (TSP) Beurteilen o Adjazensliste, -matrix Darstellen o im Leistungskurs vertieft: Dokumentieren  Ungerichteter Graph  Tiefen-/Breitensuche  Wegenetze  Königsberger Brückenproblem  Kürzester Weg (Dijkstra, Floyd- Warshall)  TSP  Abschließend: Softwareprojekt -4-
  • 5. Heuristiken o Greedy-Algorithmen o Ausgewählte Aufgabenstellungen (z.B. Nutzung visualisierter Sintflut-Algorithmus, Genetische Systeme Algorithmen, Ameisen-Algorithmus, (Unterrichtsvideos) „Rechnen mit DNA“) auch Komplexitätstheorie (P=NP?)  Kryptologie Nutzung von CrypTool o Symmetrische (Deutsche Bank) Verschlüsselungsverfahren (z.B. Caesar, Vigenére) MathePrisma-Module (Uni o Asymmetrische Wuppertal) Verschlüsselungsverfahren (z.B. DES, RSA) o Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch o Datenschutzaspekte -5-
  • 6. Curriculum Jahrgangsstufe 13 durchgängige Nutzung einer Lernplattform Inhalte Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen, Methoden Zeitvorgabe Endliche Automaten und formale Sprachen  Exemplarisch im Grundkurs Systematisieren 25 Wochen o Deterministische und Operieren Automatenvisualisierung nichtdeterministische endliche Anwenden (Machines, JFLAP) Automaten Konstruieren o Potenzmengenkonstruktion Auswerten LEGO Mindstorms als TM o Reguläre Sprachen und Grammatiken Modellieren (Schülerlabor Aachen)  Vertieft im Leistungskurs Problemlösen o weitere Automatenmodelle: (nicht)- Beurteilen Nutzung visualisierter deterministischer Kellerautomat, Darstellen Systeme Turingmaschine Dokumentieren (Turingsimulatoren) o weitere Grammatiken: kontextfrei, - sensitiv o Chomsky-Hierarchie o Zusammenhänge Automat – Grammatik – Sprache o Berechenbarkeitstheorie, Halteproblem  Anwendung o Compilerbau (Scanner, Parser) o Exemplarische Definition einer eigenen Sprache o Spracherweiterungen -6-
  • 7. Relationale Datenbanken  Modellieren mit dem Entity-Relationship-Modell Problemlösen Nutzung von MySQL 15 Wochen  Überführung des ERM in ein relationales Modell Systematisieren (XAMPP)  Normalisierung in die 1. bis 3. Normalform Dokumentieren  Umsetzung in einem Datenbanksystem Operieren Nutzung von MySQL in (MySQL) Anwenden Verbindung mit JAVA  SQL-Abfragen über eine und mehrere Darstellen miteinander verknüpfte Tabellen (SELECT … Konstruieren FROM … WHERE …, (LEFT/RIGHT) JOIN, Auswerten AS, ORDER BY, GROUP BY, COUNT, Modellieren MAX/MIN, SUM, AVG) Beurteilen  Datenbankabfragen mit SQL in einem JAVA- Programm  Softwareprojekt mit MySQL und JAVA Netzwerke  Grundlegende Eigenschaften eines Problemlösen Erarbeitung mittels 10 Wochen Netzwerkprotokolls Systematisieren Netzwerktool  Prüfverfahren in Netzwerkprotokollen Dokumentieren  SimpleMailTransportProtocol (SMTP) Operieren Arbeit mit PuTTY und  PostOfficeProtocol 3 (POP3) Anwenden Mail-Server  Erarbeitung weiterer Protokolle Darstellen o TCP, UDP Konstruieren eigenständige Erarbeitung o IP Auswerten von Präsentationen zu den o HTTP Modellieren Protokollen o FTP Beurteilen o IMAP  Zusammenfassung im OSI-Schichtenmodell Orientierung an den  Programmierung verschiedener Netzwerk- Zentralabitur-Klassen Anwendungen (Client- und Client/Server- Anwendungen) wie Online-Shops oder Mehrspieler-TicTacToe -7-