Auch als junge Wissenschaft, deren Wurzeln in der Mathematik und Elektrotechnik liegen, hat die Informatik innerhalb kurzer Zeit einen hohen Stellenwert in der heutigen Welt erlangt. So ist ein grundlegendes Verständnis von informationsverarbeitenden Systemen, die wir bewusst und unbewusst permanent benutzen, ein wichtiger Beitrag zur Allgemeinbildung.
Am Überwald-Gymnasium sind zwei Computerräume vorhanden, die jeweils über ein Smartboard verfügen. Als Betriebssystem kommt Windows 10 zum Einsatz. Dank der Spende des Fördervereins können in der Computer-AG oder im Wahlunterricht auch zehn Raspberry Pi Mini-Computer verwenden werden. Durch die Hoop-Foundation wurden 15 LegoMindstorm-Roboter finanziert, die ab dem ITG-Unterricht in der Klassenstufe 5 eingesetzt werden können.
Projekte
Informatik-Biber
Im Schuljahr 2019 haben 23 Schülerinnen und Schüler in den Klassen 9 und 10 erfolgreich (einmal der 2. Preis; 11 mal der 3. Rang erreicht) am Informatik-Biber, Deutschlands größtem Informatik-Schülerwettbewerb, teilgenommen. Dieser Wettbewerb ist das Projekt mit der größten Reichweite im Bereich der Digitalen Bildung in Deutschland. Die Aufgaben greifen Probleme der Informatik auf, erfordern aber zur Lösung keine Programmierkenntnisse.
Raspberry Pi
Ab dem Jahr 2019 können Schüler mit dem Raspberry Pi arbeiten und dabei Linux kennen lernen, programmieren lernen, einen eigenen Webserver betreiben und sehr viel experimentieren. Die Mini-Computer werden im Wahlunterricht und der Computer-AG verwendet.
Im unteren Video sieht man eine Fußgänger-Ampelsteuerung. Bei Tastendruck schaltet die Ampel auf rot und schaltet das Fußgängerblinklicht ein.
3D-Modellierung
Seit 2016 wird im Rahmen des Wahlunterrichts-Informatik mit Blender, einer 3D-Grafiksuite, gearbeitet. Dabei werden 3D-Modelle erstellt und mit Texturen, Bump-Maps, Licht und Farben gearbeitet. Dabei werden nicht nur einzelne Bilder sondern auch ganze Videos, wie unten zu sehen ist, gerendert.
Robotik mit den Lego-Mindstorms
Ab dem Schuljahr 2014/15 können Schüler ab der 5. Klassen die fünfzehn Lego-Roboter nutzen, um einen ersten Einblick in die Programmierung zu erhalten. Lesen Sie hier weiter.
Video-Projekt
In der PC-AG entstand Ende 2016 folgender kleiner Image-Film.
Scratch-Projekt
Im Wahlunterricht-Informatik haben Schülerinnen und Schüler „Jump and Run“-Spiele mit der Programmiersprache und Entwicklungsumgebung Scratch entworfen. Dabei mussten Bühnenbilder und Figuren gezeichnet, Level erstellt und die Steuerung programmiert werden. Auch das gegenseitige Testen und Verbessern der Spiele war Teil des Projekts. Fachlich mussten sich die Schüler mit Verzweigungen, Wiederholungsanweisungen, logischen Ausdrücken, Methodendefinitionen und Ereignissen auseinandersetzen. Die Spiele:
Informatik in der Sekundarstufe I
Der ITG-Unterricht findet bereits in der 5. Klasse statt.
Informationstechnische Grundlagen in Klassenstufe 5
Die Schülerinnen und Schüler in der 5. Klasse lernen in einer Schulstunde pro Woche die informationstechnischen Grundlagen (ITG) am PC kennen. Sie erlangen so frühzeitig einen sicheren Umgang mit dem PC, erhalten grundlegendes Verständnis für die Funktionsweise von Computern. Die Verwendung von Office-Programmen wird in vielen Fächern vorausgesetzt und daher werden die Schülerinnen und Schüler sich eingehend mit Textverarbeitung, Tabellenkalkulation und Präsentationswerkzeugen auseinandersetzen. An unserer Schule ist Windows 7 auf den Computern installiert. Als Bürosoftware wird das freie LibreOffice verwendet.
Im Einzelnen werden folgende Inhalte behandelt:
- Anmelden am PC und an der Lernplattform. Wählen und Ändern von Kennwörtern.
- Dateien und Ordner auf dem PC und im Schulnetzwerk.
- Die Tastatur. Wie verwende ich das „Zehnfingersystem“ zum Schreiben.
- Textverarbeitung mit „LibreOffice writer“ oder MS Word.
- Tabellenkalkulation mit „LibreOffice calc“ oder MS Excel.
- Erstellen einfacher Programme zur Steuerung von Robotern in Partnerarbeit.
Software passend zum Unterricht:
- Tipp10: Mit diesem Programm kann man die Tastatur kennen lernen und 10 Fingerschreiben erlernen.
- LibreOffice: Freies und kostenloses Office-Paket mit Programmen zur Texterstellung, Tabellenkalkulation, Präsentation, Datenbank und für Zeichnungen. Es unterstützt den offenen Dateiformatstandard für Office-Dokumente ODF. Daher ist man langfristig mit dieser Software nicht an ein Produkt gebunden.
In der Mittelstufe wird Informatik als Wahlunterricht angeboten. Hier sollen die Schülerinnen und Schüler vor allem selbst-entdeckend lernen und praktische Erfahrung im Umgang mit technisch gestützter Daten-Verarbeitung sammeln. Dieser Unterricht ist eine gute Vorbereitung für den Informatik-Unterricht in der Sekundarstufe II, des Weiteren wird die Medienkompetenz der Schülerinnen und Schüler gefördert.
Der Wahlunterricht findet in der Klasse 9 und 10 jeweils zweistündig statt.
Es werden folgende Inhalte in der Mittelstufe behandelt:
- Office-Programme: Schreiben, Rechnen und Präsentationen. Mit LibreOffice werden die Schüler die Möglichkeiten der Textverarbeitung, der Tabellenkalkulation und von Impress zur Folienerstellung kennen lernen (bzw. vertiefen). So können die Schülerinnen und Schüler und Schüler beispielsweise Serienbriefe erstellen.
- Hardware: Grundlegende Kenntnisse über Ein- und Ausgabegeräte; Aufbau und Bedeutung der einzelnen PC-Komponenten.
- Kodierung – Bits&Bytes: Das binär System; Verständnis zur Datenkodierung.
- Computer-Netzwerke, das Internet: Funktionsweise des Internets;Verantwortungsvoller Umgang mit Onlinediensten; Webseiten (HTML)
- Einfaches Programmieren: Mit geeigneten Werkzeugen werden die Schüler an die Programmierung herangeführt. So wird in einem mehrwöchigen Projekt ein eigenes kleines Computerspiel erstellt.
- Bildbearbeitung: Kennenlernen der Möglichkeiten der digitalen Bildbearbeitung.
Informatik in der gymnasialen Oberstufe
In der Oberstufe vermittelt der Informatik-Unterricht vor allem Grundkenntnisse in der Programmierung,
Die Inhalte der Oberstufe sind durch den Lehrplan wie folgt festgelegt.
E1: INTERNET HTML: ERSTELLEN EINER WEBSEITE
Internet und Netzwerke: gesellschaftliche Bedeutung, Urheber- und Datenschutzrecht, Aufbau des Internets, Protokolle (DNS, TCP/IP), Client-Server-Architektur.
E2: GRUNDLAGEN DER PROGRAMMIERUNG
Programmieren: Variablenkonzept, Datentypen, Kontrollstrukturen (Verzweigungen, Schleifen), Darstellung von Algorithmen (Struktogramme), Methoden/Funktionen zur Modularisierung, Benutzeroberflächen(Ein-und Ausgabe), Zustände und Zustandsdiagramme.
Q1: OBJEKTORIENTIERTE MODELLIERUNG
Objektmodell und Klassen: Objekte als Instanz einer Klasse, Methoden und Attribute, Darstellung von Beziehungen zwischen Klassen, Vererbung.
Standardalgorithmen: iterative und rekursive Verfahren, einfache Such- und Sortieralgorithmen.
Grundkonzepte des Software-Engineerings: Problemanalyse, Entwurf, Implementierung (Realisierung), Test, Dokumentation
Q2: DATENBANKEN
In diesem Halbjahr wird sehr detailliert auf Datenbanken eingegangen. Datenbanken dienen der Organisation von Daten und dem gezielten Zugriff auf diese Daten. Es werden unter anderem folgende Themen behandelt:
Entity-Relationship-Modell, Beziehungen zwischen Daten (1:1, 1:n und n:m), Abfragen (SQL und QBE), Realisierung einer Datenbank, Datenschutz.
Q3: KONZEPTE UND ANWENDUNGEN DER THEORETISCHEN INFORMATIK
Formale Sprachen: reguläre und kontextfreie Grammatiken und Sprachen
Endliche Automaten: Zustandsdiagramme, Simulation realer Automaten (z.B. Fahrkartenautomat)
Berechenbarkeit: Grenzen algorithmischer Verfahren.
Q4: WAHLTHEMA
Für den Kurs in Q4 ist ein Wahlthema vorgesehen. Angesichts der besonderen Situation im Prüfungshalbjahr ist es nicht notwendig, mit dem Wahlthema ein völlig neues Sachgebiet zu beginnen.