Informatik
Verstehe die Welt hinter den Bildschirmen.
Computer, Netzwerke und Programme haben in den letzten vierzig Jahren die Welt im Sturm erobert und sowohl die Arbeitswelt als auch das private Umfeld maßgeblich verändert. Dabei ist der Prozess noch lange nicht abgeschlossen. Computer, Tablets und Smartphones werden wie selbstverständlich von den meisten Menschen bedient – in der Regel ohne genaue Kenntnisse, wie die Geräte und Programme im Detail funktionieren. Da im anstehenden Zeitalter der Künstlichen Intelligenz Programme immer weitreichender in unser Leben hineinwirken, sind solche Kenntnisse für einen mündigen Bürger, eine mündige Bürgerin von großer Bedeutung.
Daher sind wir am GAT bestrebt, ein umfangreiches Lernangebot für das Fach Informatik anbieten zu können.
In Zukunft wird nach den G9-Lehrplänen im Fachbereich Informatik folgendes am GAT unterrichtet:
Eine Wochenstunde in Stufe 5, epochal zwei Wochenstunden in Stufe 6.
Die Kernlehrplan Informatik sieht aktuell folgende Themen vor:
Informatiksysteme
Inhaltliche Schwerpunkte:
- Aufbau und Funktionsweise von Informatiksystemen
- Anwendung von Informatiksystemen
Informatik, Mensch und Gesellschaft
Inhaltliche Schwerpunkte:
- Informatiksysteme in der Lebens- und Arbeitswelt
- Datenbewusstsein
- Datensicherheit und Sicherheitsregeln
Information und Daten
Inhaltliche Schwerpunkte:
- Daten und ihre Codierung
- Informationsgehalt von Daten
- Verschlüsselungsverfahren
Algorithmen
Inhaltliche Schwerpunkte:
- Algorithmen und algorithmische Grundkonzepte
- Implementation von Algorithmen
- Variablenkonzep
Automatisierung und künstliche Intelligenz
Inhaltliche Schwerpunkte:
- Aufbau und Wirkungsweise einfacher Automaten
- Maschinelles Lernen
Informatik im Wahlpflichtbereich Klasse 9 und 10
Das Wahlpflichtfach Informatik bietet unseren Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit, die digitale Welt nicht nur zu nutzen, sondern aktiv zu gestalten. Neben dem Erwerb von Fachwissen steht das selbstständige Problemlösen im Mittelpunkt: Komplexe Fragestellungen werden analysiert, Modelle entwickelt und mit Hilfe moderner Werkzeuge praktisch umgesetzt.
Inhalte und Schwerpunkte
In den Jahrgangsstufen 9 und 10 arbeiten die Schülerinnen und Schüler an abwechslungsreichen Unterrichtsvorhaben, die praxisnah aufgebaut sind und einen klaren Alltagsbezug haben:
- Automaten und formale Sprachen – vom Lichtschalter bis zur Programmierung kleiner Roboter werden Zustände und Abläufe anschaulich erklärt.
- Kryptographie und Datensicherheit – Verschlüsselungsverfahren wie das Cäsar- oder Vigenère-Verfahren werden ausprobiert und kritisch beurteilt.
- Webseitengestaltung – die Lernenden entwickeln eigene Internetseiten und beschäftigen sich dabei mit Fragen zu Datenschutz, Urheberrecht und Lizenzen.
- Imperative Programmierung mit Python – praxisnahes Programmieren mit einer modernen Sprache, die auch in Studium und Beruf eingesetzt wird.
- Logische Schaltungen – Grundlagen der digitalen Technik werden simuliert und mit Anwendungen aus Alltag und Berufswelt verknüpft.
- Künstliche Intelligenz – altersgerechte Einführung in Methoden des maschinellen Lernens (überwachtes, unüberwachtes und bestärkendes Lernen).
Kompetenzorientierter Unterricht
Neben den fachlichen Inhalten fördert der Informatikunterricht gezielt Kompetenzen wie:
- Argumentieren – informatische Sachverhalte erklären und bewerten
- Modellieren & Implementieren – Probleme abstrahieren, Modelle entwickeln und Programme umsetzen
- Darstellen & Interpretieren – Ergebnisse anschaulich präsentieren und kritisch hinterfragen
- Kommunizieren & Kooperieren – gemeinsam Projekte entwickeln und präsentieren
Mehr als Technik
Das Wahlpflichtfach Informatik ist nicht nur ein Fach der Technik – es stärkt auch projektorientiertes Arbeiten, kritisches Denken und Medienkompetenz. Darüber hinaus werden Themen wie Datenschutz, digitale Verantwortung und Nachhaltigkeit behandelt.
So bereiten wir unsere Schülerinnen und Schüler optimal auf die Herausforderungen der digitalen Gesellschaft, auf die Oberstufe und auf die Berufswelt vor.
Informatik in der Einführungsphase der Oberstufe
Mit Beginn der Oberstufe startet das Fach Informatik in der Einführungsphase (EF) mit einer systematischen Vertiefung der Grundlagen. Ziel ist es, Schülerinnen und Schülern den Einstieg in die Arbeitsweisen der Informatik zu ermöglichen.
Inhalte der Einführungsphase
Die Lernenden bearbeiten praxisnahe Fragestellungen und Projekte, die sowohl grundlegendes Wissen als auch Programmiererfahrung vermitteln:
- Grundlagen der digitalen Datenverarbeitung
Von der Von-Neumann-Architektur bis zum modernen PC: Aufbau und Funktionsweise von Rechnern, Binärdarstellung und erste Einblicke in die Geschichte der Informatik. - Objektorientierte Analyse und Programmierung
Einführung in die Konzepte Klassen und Objekte, Methoden und Kontrollstrukturen. Die Programmiersprache Java wird als Werkzeug eingesetzt. - Objektorientierte Programmierung und algorithmische Grundstrukturen
Entwicklung einfacher Animationen, Arbeit mit Schleifen, Bedingungen und logischen Operatoren. - Komplexere Objekt- und Klassenbeziehungen
Modellierung und Programmierung von Simulationen und grafischen Spielen, Einführung in das Prinzip der Vererbung. - Such- und Sortieralgorithmen
Analyse, Vergleich und Bewertung grundlegender Verfahren zur Datenverarbeitung, erste Effizienzbetrachtungen. - Verwaltung großer Datenmengen
Algorithmen zum effizienten Suchen und Sortieren, Arbeit mit Textdateien und Reflexion über Datenschutz und Datensicherheit.
Arbeitsweise und Kompetenzen
Der Unterricht fördert nicht nur technisches Wissen, sondern auch Schlüsselkompetenzen wie:
- Argumentieren – informatische Konzepte erklären und bewerten
- Modellieren & Implementieren – Probleme abstrahieren, Algorithmen entwerfen und Programme umsetzen
- Darstellen & Interpretieren – Ergebnisse visualisieren und kritisch einordnen
- Kommunizieren & Kooperieren – im Team Projekte entwickeln und präsentieren
Zielsetzung
Die Einführungsphase vermittelt einen breiten Überblick über die Informatik und legt das Fundament für die weiterführende Arbeit in der Qualifikationsphase.
Informatik in der Qualifikationsphase
In der Qualifikationsphase (Q1 und Q2) bauen die Schülerinnen und Schüler auf den Grundlagen der Einführungsphase auf und entwickeln ihre Kenntnisse zu komplexeren Konzepten der Informatik weiter. Ziel ist es, sie sowohl für das Zentralabitur als auch für Studium und Beruf in einer digitalisierten Welt fit zu machen.
Inhalte der Qualifikationsphase
Die Unterrichtsvorhaben sind praxisnah ausgerichtet und greifen aktuelle Problemstellungen auf:
- Datenstrukturen und Algorithmen
Arbeit mit linearen und nichtlinearen Strukturen (Listen, Bäume, Graphen) sowie rekursive Verfahren. Anwendung und Bewertung von Such- und Sortierverfahren bis hin zu Backtracking-Verfahren. - Datenbanken
Modellierung, Implementierung und Nutzung relationaler Datenbanken. Anwendung von SQL-Abfragen und Normalisierung von Datenbankschemata. - Netzwerke und Sicherheit
Grundlagen von Rechnernetzen, Client-Server-Anwendungen, Verschlüsselung, Datenschutz und IT-Sicherheit. Reflexion über Chancen und Risiken der Automatisierung. - Softwareentwicklung
Projektorientiertes Arbeiten mit Schwerpunkt auf der Entwicklung eigener Anwendungen – von der Planung über Modellierung bis zur Umsetzung. Dabei stehen Methoden des Software Engineerings im Vordergrund. - Formale Sprachen und Automaten
Einführung in theoretische Konzepte der Informatik wie endliche Automaten, Grammatiken und Parser. Diskussion über Möglichkeiten und Grenzen automatisierter Verfahren. - Rechnerarchitektur
Verständnis für die Arbeitsweise eines Computers: Von der maschinennahen Programmierung bis zur Interpretation von Programmiersprachen.
Arbeitsweise und Kompetenzen
Der Informatikunterricht in der Qualifikationsphase fördert neben der Fachkompetenz auch zentrale Fähigkeiten:
- Analyse & Modellierung komplexer Systeme und Problemstellungen
- Implementierung von Algorithmen und Anwendungen in Java und SQL
- Bewertung von Effizienz, Sicherheit und gesellschaftlichen Auswirkungen
- Kooperation & Präsentation in Projekten und Kursarbeiten
Zielsetzung
Die Qualifikationsphase bereitet die Schülerinnen und Schüler gezielt auf das Zentralabitur Informatik in NRW vor. Gleichzeitig bietet sie Einblicke in praxisnahe Anwendungsgebiete und vermittelt Kompetenzen, die in vielen Studienrichtungen und Berufen im MINT-Bereich unverzichtbar sind.
