Mint - Informatik Inhalte

Sekundarstufe I

8.1 Umgang mit Software / Anwendersysteme

Im ersten Halbjahr dieses Kurses werden wir uns mit den vielfältigen Einsatzformen und Anwendungsmöglichkeiten der Datenverarbeitung im modernen Berufsleben beschäftigen. Du wirst erfahren, in welcher Form Daten anfallen, erhoben und verarbeiten werden und welche Auswirkungen das auf die Arbeitsprozesse und ihre Organisation hat. Dazu wirst du professionelle "Anwendersysteme" kennen lernen, die in gleicher oder ähnlicher Form heute auch von vielen Wirtschaftsbetrieben benutzt werden.

Du wirst lernen, mit vernetzten Informations- und Kommunikationssystemen umzugehen und ihre Vorteile bzw. Probleme und Gefahren erkennen. Insbesondere wirst du dich beschäftigen mit der

  • Nutzung von Dateiverwaltungssystemen
    • Entwurf und Strukturierung von Dateien, Datentypen in Dateien
    • Elementare Operationen : Einfügen, Löschen, Ändern, Suchen, Speichen, Drucken
    • Sortieren von Datensätzen, Auswählen von Daten und Ausblenden von Informationen
    • Datenschutz
  • Nutzung von Textverarbeitungssystemen
    • Eingabe, Änderung und Gestaltung von Texten, Einbinden von Daten in Texten (Serienbriefe), Einbindung von Präsentationsgraphiken in Texten
  • Nutzung von Tabellenkalkulationssystemen
    • Entwurf und Analyse eines Rechenblattes, Datentypen in Rechenblättern, Verknüpfung von Zellen; absolute und relative Adressierung, einfache Formeln
    • Grafische Darstellung von Tabellen: Balken-, Linien-, Kreisdiagramme ...
    • Simulation von Wachstumsproblemen mit Hilfe der Tabellenkalkulation

8.2 Der Java-Hamster

Programmieren lernen muss keine trockene und langweilige Angelegenheit sein. Programmieren lernen kann auch Spaß machen.

Du lernst die grundlegenden Programmierkonzepte und den Programmentwurf kennen, indem du so genannte "Hamster-Programme" entwickelst. Die "Hamster-Sprache" orientiert sich dabei an der modernen Programmiersprache Java. Java - auch als "Sprache des Internet" bezeichnet - ist eine moderne Programmiersprache, die sowohl im Ausbildungsbereich als auch im industriellen Umfeld immer mehr an Bedeutung gewinnt.

Die Grundidee des Hamster-Modells ist ausgesprochen einfach: In einer vorgegebenen Landschaft befindet sich ein Hamster, der mit den Grundbefehlen <vor> und <linksUm> durch die Landschaft gesteuert werden kann. In dieser liegen leckere Körner, welche der Hamster mit den Befehlen bzw. Anweisungen nimm und gib fressen oder wieder ablegen kann. Doch Vorsicht: Mauern können dem Hamster den Weg zu den Körnern versperren. Damit der Hamster nicht vor Hunger stirbt oder gegen eine Mauer rennt, gibt es neben den vier Grundbefehlen noch die drei Testbefehle <vornFrei>, <kornDa> und <maulLeer>.

Der Hamster ist ein schlaues und wissensdurstiges Tier. Schon bald reicht ihm der geringe Befehlssatz nicht mehr aus. Er will neue komplexere Befehle definieren und ausführen können. Dies ist über das Prozedurkonzept möglich, das ihm beigebracht wird. Aber auch damit gibt er sich noch nicht zufrieden. Ihm fehlt ein Gedächtnis und er möchte rechnen können. Hierzu kann er sich Variablen und arithmetischer Ausdrücke bedienen. Nach und nach werden die Probleme immer komplexer und der Hamster stellt sich (wie viele Programmieranfänger auch) die Frage: Wie setze ich denn die erlernten Programmierkonzepte nun am besten ein, um damit auch diese komplizierteren Probleme zu lösen? Nach etwas Überlegen entdeckt er das Verfahren der prozeduralen Zerlegung, bei dem das Problem einfach in genügend kleine Teilprobleme zerlegt wird.

Richtig Spaß kommt natürlich erst dann auf, wenn man den Hamstern bei der Arbeit zuschauen und damit überprüfen kann, ob sie die gestellten Aufgaben auch korrekt lösen. Dies ermöglicht der so genannte Hamster-Simulator. Das ist ein spezielles Programm, das eine Reihe von einfach zu bedienenden Programmierwerkzeugen zur Verfügung stellt: einen Editor zum Eingeben und Verwalten von Hamster-Programmen, einen Compiler zum Übersetzen von Hamster-Programmen, einen Territoriumsgestalter zum Gestalten und Verwalten von Hamster-Territorien, einen Interpreter zum Ausführen von Hamster-Programmen und einen Debugger, der beim Testen von Hamster-Programmen hilft.

9.1 Aussagenlogik, Boolesche Algebra und digitale Schaltung

In diesem Halbjahr wirst du einen ersten Einblick in die Funktions- und Arbeitsweise von Computern bzw. Hardware erhalten. Du wirst die digitale Informationsdarstellung (Bit, Byte) und die Codierung von Zahlen und Zeichen kennen lernen.

Ein Bit stellt 2 Zustände dar: - Die Stellung eines Schalters mit zwei Zuständen, zum Beispiel eines Lichtschalters mit den Stellungen Ein oder Aus. - Eine Variable, welche einen von zwei Werten, zum Beispiel 0 oder 1 enthalten kann, oder Aussagen, die wahr oder falsch sein können.

Wir formulieren Aussagen, verknüpfen sie mit AND, OR und NOT und untersuchen die Wahrheitswerte solcher Aussagen. Wir lernen, solche Aussagen in digitale Schaltungen zu übersetzen, mit denen wir dann addieren, subtrahieren oder auch multiplizieren können. Mit Hilfe von Flip-Flops werden wir am Ende des Kurses eine Digitaluhr mit Sekunden- Minuten und Stundenzählen aus ganz einfachen digitalen Bausteinen bauen können.

9.2 Softwareprojekte

Der Unterricht in diesem Halbjahr ist dadurch gekennzeichnet, dass die Problem¬stellungen von übergreifenderer Natur sind und sich im Allgemeinen nicht mehr von einer einzelnen Schülerin oder einem einzelnen Schüler bewältigen lassen (z.B. aus den Bereichen Simulation, Logikspiele, Strategiespiele, Dialogspiele, Dateiverwaltung, Rechentrainer ...). Das bedeutet, dass wir arbeitsteilig vorgehen müssen und du in einem Team Absprachen über die zu bearbeitenden Teilprobleme bzw. über das Zusammenwirken der einzelnen Programmteile (Module) treffen musst (Schnittstellendefinition). Die von den verschiedenen Teammitgliedern entworfenen Programmteile müssen zusammengefügt und im Hinblick auf die konkrete Aufgabenstellung und den konkreten Nutzen getestet und beurteilt werden. Dabei wirst du sowohl die Rolle des Planers und Entwicklers als auch die Rolle des Anwenders und des Betroffenen einnehmen. Das Bild stammt aus der Programmierung des Spiels „Hangman“ mit JAVASCRIPT.

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