"Ein Computer rechnet mit allem - nur nicht mit seinem Besitzer." (D. Hildebrandt)
Ziele und Inhalte
In Informatik – der Wissenschaft von der systematischen Darstellung, Speicherung, Verarbeitung und Übertragung von Informationen, insbesondere der automatischen Verarbeitung mithilfe von Digitalrechnern, geht es nicht, wie viele Schüler meinen, darum, wie man lernt, einen Computer zu benutzen, auch wenn die sogenannte „Informationstechnische Grundbildung“ an vielen Schulen zumeist von Informatikern unterrichtet wird und der Begriff Informatik hier sehr weit gefasst wird. Computer dienen vielmehr als Werkzeug bei der Beschäftigung mit Problemen der Speicherung, Übertragung und Verarbeitung von Daten.
Das Unterrichtsfach Informatik beschäftigt sich im Wesentlichen mit
- dem Verständnis und dem Aufbau von Computern, ihrer Funktionsweise, ihren Möglichkeiten und ihren Grenzen,
- ihrer universellen Verwendbarkeit auf der Basis von problemangepassten (Computer-)Programmen,
- der Modellierung von Realwelt-Problemen mithilfe vorhandener oder selbst erstellter Computerprogramme, der Bearbeitung und der Interpretation der Ergebnisse ( = Rückbezug vom Modell auf die Realwelt),
- der systematischen Informationsbeschaffung, -verarbeitung und -verwaltung,
- der Verdeutlichung der Chancen und der Gefahren der EDV-Nutzung.
Wie keine andere Fachdisziplin hat die Informatik unseren Alltag in den letzten Jahren rasant verändert. Wir nutzen Smartphones und Tablets wie selbstverständlich, Navigationssysteme berechnen den schnellsten Weg ans Ziel, und Künstliche Intelligenz breitet sich in vielen Bereichen des alltäglichen und des Arbeitslebens rasant aus. In zahlreichen Geräten sind heute Computer oder Microcontroller verbaut, in denen Programme für die Gerätesteuerung sorgen: von Sprachassistenten über den Thermomix bis hin zur Hausautomation oder medizinischen Geräten im Krankenhausbereich. Es sind Algorithmen und neuartige Software bis hin zu „neuronalen Netzen“ und „künstlicher Intelligenz“, die uns in vielen Bereichen des Lebens den Alltag erleichtern sollen: bei der Warenbestellung im Internet, bei der Transportlogistik an See- und Flughäfen, durch immer präzisere Wettervorhersagen, bei der Erfassung der im Chip des Personalausweises oder in der Kreditkarte gespeicherten Daten. Hierdurch gewinnen wir Vorteile, die wir aber auch gegen neue Risiken und Konsequenzen abwägen müssen. Meist ist uns gar nicht bewusst, wie sehr Informatik in unserem Alltag schon eine Rolle spielt. Das Fach Informatik vermittelt Schülern die notwendige Orientierung in einer zunehmend informatischen Gesellschaft. Informatische Bildung versetzt sie in die Lage, Aufbau und die Wirkungsweise von Informatiksystemen zu verstehen und zu beurteilen, um diese selbstbestimmt und kompetent nutzen zu können, insbesondere im Rahmen der Entwicklung informatischer Modellbildung.
Wenn [...] Programmieren die Sprache des 21. Jahrhunderts ist, kann es nicht sein, dass es in dieser Hinsicht Analphabeten gibt (R. Yogeshwar, Wissenschaftsjournalist).
Wer Programmiersprachen beherrscht,
- stärkt seine Fähigkeit, logisch zu denken. Dies hilft nicht nur kurzfristig in Fächern wie Mathematik oder Naturwissenschaften, sondern ein Leben lang.
- steigert die Fähigkeit, auch nach Rückschlägen geduldig bei der Sache zu bleiben.
- lernt strategisches Vorgehen zu entwickeln.
- kann die digitale Welt erst richtig verstehen und bekommt eine Ahnung davon, wie Geräte funktionieren, die wir im Alltag ständig benutzen.
- steigert seine Berufschancen enorm. Informationstechnisches Wissen wird in Zukunft mehr und mehr an Bedeutung gewinnen. Hier bietet sich ein spannendes, vielseitiges und zukunftssicheres Berufsfeld.
- kann viel Freude an seiner Arbeit entwickeln und motivierende Erfolgserlebnisse erfahren. Informatik schlägt Brücken zwischen Kreativität und Logik.
Unterricht
Unterricht im Fach Informatik findet am Ritzefeld-Gymnasium statt
- in Jahrgangsstufe 6 (2 Wochenstunden)
- verpflichtend in Klasse 8 (1 Wochenstunde)
- als „Angewandte Informatik“ im Wahlpflichtbereich WP II (Klasse 9/10) (3 Wochenstunden)
- in der Sekundarstufe II als Grundkurs (3 Wochenstunden) in der EF sowie als Grund- (3 Wochenstunden) und Leistungskurs (5 Wochenstunden) in der Qualifikationsphase
Im Abitur kann das Fach Informatik sowohl als mündliches als auch als schriftliches Abiturfach im Grund- und Leistungskurs gewählt werden.
Zu den klassischen Naturwissenschaften erfolgt in der Jahrgangsstufe 5 im Rahmen des MINT-Unterrichts eine Informationstechnologische Grundbildung (ITG). In der Jahrgangsstufe 6 findet Informatik-Unterricht (2 Unterrichtsstunden/Woche) statt, und in der Jahrgangsstufe 8 wird Informatik als zusätzliches Fach unterrichtet (1 Unterrichtsstunde/Woche). Um das MINT-Profil weiter zu schärfen, wird ab dem Schuljahr 2018/19 das Fach MINT in den Jahrgangsstufen 5 und 7 fächerverbindend unterrichtet (Experimentieren in den Fächern Biologie, Chemie und Physik). Inhalte des Fachs ITG werden in diesen MINT-Unterricht bzw. in den Fachunterricht integriert. In Jahrgangsstufe 8 werden die Inhalte des Kernlehrplans Informatik für den Wahlpflichtbereich II (Jahrgangsstufen 9 und 10) verpflichtend für alle Schüler vermittelt. Das ermöglicht Freiräume, im Wahlpflichtbereich II im Fach „Angewandte Informatik“ die praktische Umsetzung informatischen Wissens in den Vordergrund zu rücken und vermehrt Projekte durchzuführen.
Die im Medienkompetenzrahmen NRW für die Erprobungs- und Mittelstufe dargestellten Kompetenzen werden im Fachunterricht vermittelt, so dass eine enge Verknüpfung der Medienbildung und -erziehung mit den MINT-Fächern gewährleistet ist.
ITG (Bausteine des Medienkompetenzrahmens im MINT-Experimentier-Unterricht) – Ziele und Inhalte:
- Erlernen wichtiger Grundlagen der Informations- und Kommunikationstechnik (Medienausstattung, digitale Werkzeuge, Datenorganisation, Datenschutz und Informationssicherheit)
- Selbstständiges, systematisches Recherchieren, Auswerten und kritisches Bewerten von Informationen
- Kommunikations- und Kooperationsprozesse und -regeln
- Medienproduktion und -präsentation, Quellendokumentation und rechtliche Aspekte
- Analyse von Medien, Meinungen, Identitätsbildung und selbstregulierte Mediennutzung
- Problemlösen und Modellieren in altersgerechten und lernfördernden Programmiersprachen
Roboter-Workshops für Mädchen der Jahrgangsstufe 6
Informatik in Jahrgangsstufe 8
In den von der Gesellschaft für Informatik herausgegebenen Grundsätzen und Standards für die Informatik in der Schule heißt es in Bezug auf die Ziele des Informatikunterrichts in der Sekundarstufe I:
„Das übergeordnete Ziel informatischer Bildung in Schulen ist es, Schülerinnen und Schüler bestmöglich auf ein Leben in einer Informationsgesellschaft vorzubereiten, das maßgeblich durch den verbreiteten Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien sowohl im privaten als auch im beruflichen Bereich geprägt ist. Jede Schülerin und jeder Schüler soll dazu in die Lage versetzt werden, auf einem der jeweiligen Schulart angemessenen Niveau den grundlegenden Aufbau von »Informatiksystemen« und deren Funktionsweise zu verstehen, um damit einerseits deren zielgerichtete Anwendung bei der Lösung von Problemen, aber auch die leichte Erschließung anderer Systeme der gleichen Anwendung zu ermöglichen.“
Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, orientieren wir uns an den Vorgaben des Kernlehrplans Informatik für den Wahlpflichtbereich II, die unter Akzentuierung ausgewählter Themenbereiche, wie z.B.
- Datenschutz (Kryptologie), Datenkomprimierung, Such- und Sortieralgorithmen,
- Programmieren (Datenkontrollstrukturen, Datenspeicherung und -verwaltung) unter Verwendung der Programmiersprache Tigerjython
- Strategien entwickeln
unter Einbezug projekt- und praxisorientierter Unterrichtsreihen incl. eines Grundkurses „Löten“. Die Berücksichtigung der Inhalte und Kompetenzen des Kernlehrplans Informatik (WP II) schafft Freiräume für den Unterricht „Angewandte Informatik“ in der Jahrgangsstufe 9/10, die durch vermehrte Durchführung von Projekten und vertiefte Vermittlung von praxisbezogenen Kenntnissen genutzt werden. Um einen Neu-Einstieg in Informatik in der Oberstufe auch für diejenigen Schüler zu ermöglichen, die das Wahlpflichtfach „Angewandte Informatik“ nicht gewählt haben, wird am Ritzefeld-Gymnasium in der Sekundarstufe I auf das Programmieren in Java verzichtet und auf andere Programmiersprachen (v.a. Python) zurückgegriffen.
Informatik im Wahlpflichbereich II – Angewandte Informatik
Zurzeit sind die Inhalte des Wahlpflichtfachs Informatik im WP II (Stufe 9/10) und die vermittelten Kompetenzen noch stark an den Kernlehrplan Informatik für den WP II angelehnt, jedoch wird mit wachsenden Vorkenntnissen, die im Informatikunterricht der Jahrgangsstufe 8 vermittelt werden, die praxisorientierte Arbeit in Projekten deutlich mehr Raum einnehmen.
Der Informatikunterricht der Einführungsphase ist explizit für Anfänger ausgelegt. Ein Besuch des Unterrichts „Angewandte Informatik“ im Wahlpflichtbereich (Jahgangsstufe 8/9) wird nicht vorausgesetzt. Durch die in der gymnasialen Oberstufe neu zu erlernende Programmiersprache Java werden Kenntnisse angeglichen und die Grundlagen für eine spiralförmige Vertiefung informatischer Inhalte in der Qualifikationsphase gelegt. Wesentliche Bereiche des Faches werden in ihren Grundzügen bereits in der Einführungsphase unterrichtlich thematisiert.
Grund- und Leistungskurse
Der Informatikunterricht in der Sekundarstufe II setzt diese Entwicklung fort mit dem Ziel, Fähigkeiten zur kritischen und verantwortungsvollen Analyse, Modellierung und Implementierung komplexer Informatiksysteme zu fördern und zu entwickeln. Dabei konzentriert sich der Unterricht stets auf fundamentale und zeitbeständige informatische Ideen, Konzepte und Methoden und schließt auch die Auseinandersetzung mit Fragen einer menschengerechten Gestaltung und der Sicherheit von Systemen sowie der Folgen und Wirkungen des Einsatzes von Informatiksystemen ein.
In der Qualifikationsphase steht das systematische Programmieren in der Programmiersprache Java und algorithmisches Problemlösen im Vordergrund. Der Unterricht ist am Konzept der objektorientierten Programmierung ausgerichtet. Inhaltliche Schwerpunkte sind im Curriculum ausgewiesen.
Zu den wesentlichen Inhalten gehören typische Datenstrukturen und Algorithmen, ausgewählte Aspekte der theoretischen Informatik (Grenzen der Computerberechenbarkeit, Automatenmodelle, etc.) und die Programmierung in vernetzten Systemen und Datenbanken (SQL). Alle im Informatikunterricht eingesetzten Programme und Werkzeuge sind frei und kostenlos verfügbar, so dass die Schüler das im Unterricht Erlernte auch zu Hause üben und vertiefen können.
Übrigens: Klassenarbeiten und Klausuren werden i.d.R. auf Papier geschrieben - Handschrift ist also noch nicht ganz überflüssig 🙂
Die Qualität des Informatikunterrichtes wird zwar nicht an der Anzahl und der Leistungsfähigkeit der für den Unterricht vorhandenen Computer gemessen, jedoch ist am Ritzefeld-Gymnasium, das als Digitale Schule ausgezeichnet worden ist, eine mediale Infrastruktur vorhanden, die den Computer zu dem macht, was er in der Schule sein soll – ein ausreichend vorhandenes, selbstverständliches Unterrichtsmedium und Werkzeug.
- PC-Räume mit insgesamt 58 Schülerarbeitsplätzen
- Selbstlernzentrum mit 10 Schülerarbeitsplätzen
- Notebook-Klasse ausgestattet mit Convertibles (in Klassenstärke)
- interaktive Tafeln in allen Fachräumen
- Internet-Anbindung aller Rechner über das Schulnetz bzw. über WLAN
- weitere einzelne Rechner und Notebooks in den Fachräumen
- mobile Einheiten (Notebook + Beamer)
- LEGO NXT- und EV3-Roboter
- Calliope- und BOB3-Platinen
- Arduino-Microcontroller
- Raspberry Pi-Computer
- …
Generell ermöglichen wir unseren Schülern, im Bereich derProjektkurse und Arbeitsgemeinschaften aus den Schwerpunkten „Wissen vertiefen“, „Kreativität entwickeln“, Gesund und aktiv leben“ und „Gemeinschaft stärken“ auszuwählen und halten entsprechende Angebote für alle Jahrgangsstufen bereit, z.B.
- AG Foto und Bildbearbeitung
- AG Film
- AG Robotics
- AG Web
- AG SSU (Schüler-Start-Up), APP-Entwicklung
- AG Technik
Ziel unserer MINT-Förderung ist es auch, Schüler zur Teilnahme an MINT-Wettbewerben zu motivieren und sie bei der Durchführung zu unterstützen. Wettbewerbe bieten die Möglichkeit, besondere Talente zu entfalten, ungeahnte Fähigkeiten zu entdecken und vor allem Spaß und Freude an der Auseinandersetzung mit MINT-Fragestellungen zu entwickeln und zu vertiefen. Hierzu versuchen wir, in jedem Fach mit ausgewählten Wettbewerben eine große Zahl an Schülern zu erreichen (Breitenförderung) und den Einstieg in eine Wettbewerbskultur zu erleichtern, die ergänzt wird durch Wettbewerbe, die auf eine Talent- bzw. Spitzen- oder Begabtenförderung fokussiert. Übergänge zu Angeboten der Studien- und Berufsorientierung, die die Weiterbildung der Schüler durch Fortbildungen an Hochschulen und in Betrieben umfasst, sind hier fließend.
- Teilnahme am Schüler-Wettbewerb "Informatik-Biber" (alle Informatikklassen)
- Unterstützung von Schülern bei der Teilnahme am „Jugendwettbewerb Informatik“ und am "Bundeswettbewerb Informatik"
- Teilnahme am Wettbewerb „NetRace“ der Aachener Zeitung/Aachener Nachrichten
- Lernwerkstatt Informatik
- Roboter-Workshops für 4.-Klässler
- Präsentation der Informatik am Tag der offenen Tür
Fachkollegium
Herr Horbach (stellv. Fachvorsitzender)
Herr Dr. Ostrowski (Abteilungsleitung MINT, Fachvorsitzender)
Curricula und Leistungsbewertung
Interessante Links
- Krypto im Advent
- Informatik-Wettbewerbe
- Schülerlabor Infosphere der RWTH Aachen
- Kernlehrplan Klasse 5/6 (2021)
- Kernlehrplan Wahlpflichtfach Informatik (2023)
- Kernlehrplan Gymnasiale Oberstufe (2014)
- Informationen zum Fach Informatik im Zentralabitur
- Gesellschaft für Informatik
- Was ist Informatik? Positionspapier der GI
- Der Entwicklung des eigenen Wertebewusstseins dient "Der Dialog: Freeware als geistige Haltung" von Ulli Meybohm und Stefan Münz
- JIM-Studie 2023: Basisstudie zum Medienumgang 12- bis 19-Jähriger in Deutschland