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Klasse 11 Informatik in der Oberstufe: Algorithmen, Daten und Gesellschaft
Dieser Kurs vermittelt die Grundlagen der theoretischen und praktischen Informatik für die Einführungsphase. Der Fokus liegt auf der systematischen Problemlösung durch Programmierung sowie der kritischen Reflexion digitaler Infrastrukturen.
01Grundlagen der Programmierung und Algorithmik
Einführung in die strukturierte Programmierung mit Fokus auf Kontrollstrukturen und Datentypen.
Die Schülerinnen und Schüler machen sich mit einer Entwicklungsumgebung vertraut und führen erste einfache Programme aus.
Verständnis von Speicherplätzen und der Repräsentation unterschiedlicher Datenformate im Quelltext.
Die Schülerinnen und Schüler wenden grundlegende mathematische und logische Operationen in Programmen an.
Steuerung des Programmflusses durch logische Entscheidungen mit bedingten Anweisungen.
Wiederholung von Codeblöcken mittels kopf- und fußgesteuerten Schleifen.
Strukturierung von Code durch Auslagerung von Teilaufgaben in wiederverwendbare Funktionen.
Die Schülerinnen und Schüler verstehen, wie Daten an Funktionen übergeben und Ergebnisse zurückgegeben werden.
Einführung in Techniken zur Fehlersuche und -behebung in Programmen.
02Objektorientierte Modellierung
Abbildung der Realität in Softwareobjekte mittels Klassen, Attributen und Methoden.
Unterscheidung zwischen dem Bauplan (Klasse) und der konkreten Ausprägung (Instanz).
Die Schülerinnen und Schüler definieren Eigenschaften und Verhaltensweisen von Objekten.
Die Schülerinnen und Schüler lernen, wie Objekte initialisiert und Ressourcen freigegeben werden.
Modellierung von Interaktionen durch Assoziation und Komposition.
Vertiefung der Modellierung von Teil-Ganzes-Beziehungen.
Effiziente Code-Wiederverwendung und flexible Schnittstellengestaltung durch Klassenhierarchien.
Die Schülerinnen und Schüler nutzen abstrakte Konzepte zur Definition von Schnittstellen und gemeinsamen Verhaltensweisen.
Einführung in die Unified Modeling Language zur grafischen Darstellung von Klassenstrukturen.
03Datenbanken und Informationssysteme
Strukturierung, Speicherung und Abfrage großer Datenmengen mit relationalen Systemen.
Organisation von Daten in Tabellen und die Bedeutung von Primär- und Fremdschlüsseln.
Die Schülerinnen und Schüler wenden Normalisierungsregeln an, um Datenredundanz zu minimieren und Datenintegrität zu gewährleisten.
Einführung in die Structured Query Language zur Selektion und Filterung von Daten.
Die Schülerinnen und Schüler verknüpfen Tabellen und führen Berechnungen über Datensätze durch.
Die Schülerinnen und Schüler entwerfen Datenbankstrukturen mithilfe des Entity-Relationship-Modells.
Rechtliche und ethische Aspekte der Speicherung personenbezogener Daten.
Einführung in die Herausforderungen großer Datenmengen und alternative Datenbankkonzepte.
Die Schülerinnen und Schüler verstehen die Bedeutung von Transaktionen für die Konsistenz von Datenbanken.
04Rechnernetze und Internet-Technologien
Verständnis der technischen Grundlagen der globalen Vernetzung und Kommunikation.
Die Schülerinnen und Schüler lernen grundlegende Konzepte wie IP-Adressen, MAC-Adressen und Ports kennen.
Analyse der Datenübertragung anhand des ISO/OSI- oder TCP/IP-Referenzmodells.
Vertiefung der Funktionsweise von TCP, UDP und IP als Kernprotokolle des Internets.
Untersuchung der Rollenverteilung in Netzwerkdiensten wie Web oder E-Mail.
Die Schülerinnen und Schüler verstehen die Funktionsweise des World Wide Web und erstellen einfache Webseiten.
Einführung in Schutzmechanismen gegen unerwünschten Netzwerkzugriff.
Grundlagen der symmetrischen und asymmetrischen Verschlüsselungsverfahren.
Die Schülerinnen und Schüler verstehen die Mechanismen zur Sicherstellung von Authentizität und Integrität digitaler Daten.
Einführung in die Konzepte von Cloud-Diensten (IaaS, PaaS, SaaS) und deren Auswirkungen.
05Algorithmen und Komplexität
Bewertung der Effizienz von Problemlösungen und Einführung in klassische Algorithmen.
Einführung in die Konzepte von Zeit- und Platzkomplexität.
Vergleich verschiedener Verfahren wie Linear Search, Binary Search oder BubbleSort.
Die Schülerinnen und Schüler implementieren und analysieren einfache Sortierverfahren.
Einführung in effizientere, rekursive Sortierverfahren.
Mathematische Abschätzung des Zeit- und Platzbedarfs von Algorithmen.
Vergleich von rekursiven und iterativen Lösungsansätzen für Probleme.
Einführung in die Darstellung und grundlegende Traversierung von Graphen.
Die Schülerinnen und Schüler lernen grundlegende Datenstrukturen und deren Anwendung kennen.
Einführung in die Prinzipien von LIFO (Last-In, First-Out) und FIFO (First-In, First-Out).
06Informatik, Mensch und Gesellschaft
Reflexion über die Auswirkungen der Digitalisierung auf das Individuum und die soziale Struktur.
Funktionsweise von Machine Learning und die Problematik von Bias in Algorithmen.
Einführung in die Konzepte von überwachtem und unüberwachtem Lernen.
Veränderung von Berufsbildern und wirtschaftlichen Strukturen durch Software.
Bedeutung von Open Source, Standards und Kontrolle über die eigene digitale Identität.
Die Schülerinnen und Schüler verstehen die rechtlichen Rahmenbedingungen für Software und digitale Inhalte.
Reflexion über die Erfassung und Nutzung persönlicher Daten im Internet.
Einführung in gängige Bedrohungen und Schutzmaßnahmen im digitalen Raum.
Diskussion über zukünftige Entwicklungen und deren potenzielle Auswirkungen.
Die Schülerinnen und Schüler reflektieren den Umgang mit digitalen Medien und entwickeln Informationskompetenz.