Deutschland · KMK Bildungsstandards
Klasse 13 Informatik Oberstufe: Komplexe Systeme und Theoretische Grundlagen
Dieser Kurs bereitet Lernende auf die Anforderungen eines Informatikstudiums oder einer Fachausbildung vor. Der Fokus liegt auf der Abstraktion komplexer Probleme, der theoretischen Informatik sowie der ethischen Reflexion technologischer Entwicklungen.
Theoretische Informatik: Sprachen und Automaten
Untersuchung der formalen Grundlagen der Informatik durch die Analyse von endlichen Automaten und formalen Sprachen.
Modellierung von Systemzuständen und Übergängen zur Erkennung von Sprachmustern.
Klassifizierung von Sprachen nach ihrer Komplexität und Erzeugungsregeln.
Auseinandersetzung mit der Turing-Maschine und dem Halteproblem.
Datenstrukturen und Algorithmen-Analyse
Vertiefung effizienter Datenhaltung und die mathematische Bewertung von Algorithmen.
Implementierung und Anwendung von binären Suchbäumen und allgemeinen Graphenstrukturen.
Mathematische Abschätzung des Zeit- und Platzbedarfs von Algorithmen.
Analyse fortgeschrittener Algorithmen wie Quicksort oder Dijkstra.
Datenbanken und Informationssysteme
Entwurf und Abfrage relationaler Datenbanksysteme unter Berücksichtigung von Konsistenz und Sicherheit.
Strukturierung von Daten durch Entity-Relationship-Diagramme und Normalisierung.
Manipulation und Extraktion von Daten mittels Structured Query Language.
Rechtliche Grundlagen (DSGVO) und technische Schutzmaßnahmen.
Rechnernetze und Cybersicherheit
Verständnis der Schichtenarchitektur des Internets und Methoden zur Absicherung der Kommunikation.
Analyse der Datenübertragung vom physikalischen Bit bis zur Anwendung.
Mathematische Verfahren zur Verschlüsselung und digitalen Signatur.
Erkennung und Abwehr von Bedrohungen wie Man-in-the-Middle oder DDoS.
Künstliche Intelligenz und Machine Learning
Einführung in die Funktionsweise neuronaler Netze und die gesellschaftliche Bedeutung von KI.
Modellierung biologischer Lernprozesse durch Perzeptrone und Backpropagation.
Diskussion über Bias, Verantwortung und die Zukunft der Arbeit.
Untersuchung von Large Language Models (LLM) und Computer Vision.
Software-Engineering und Abschlussprojekt
Anwendung agiler Methoden zur Entwicklung eines komplexen Softwaresystems im Team.
Projektmanagement und iterative Entwicklungsprozesse.
Verfahren zur Sicherstellung der Softwarequalität durch Unit-Tests und Code-Reviews.
Vorstellung der Ergebnisse und Reflexion des Entwicklungsprozesses.