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Der didaktische Aufbau des Informatikunterrichts in Bayern hat sich einer durchgängig objektorientierten Sichtweise verschrieben. Die in der Unterstufe gewonnenen Grundvorstellungen von Klassen, Objekten, Methoden und Attributen werden in den späteren Jahren konsequent weiterentwickelt, abstrahiert und vertieft.

Unterstufe (Jahrgangsstufen 6 und 7)

Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich vor allem mit der Darstellung von Information mit Hilfe fertiger Informatiksysteme; dabei verwenden sie einfache Modellierungskonzepte, die später im Informatikunterricht des naturwissenschaftlich-technologischen Zweigs schrittweise erweitert werden.

Die Schüler lernen Zusammenhänge und Vorgänge aus ihrem Lebensumfeld durch Modelle präzise zu erfassen und nach und nach mit Werkzeugen der Informatik zielgerichtet umzusetzen. Obwohl natürlich großer Wert auf das praktische Arbeiten am Computer gelegt wird, so stehen doch dauerhaft gültige Inhalte der Informatik im Vordergrund - der Informatikunterricht darf ausdrücklich nicht als eine produktspezifische Anwenderschulung missverstanden werden!

Die Berührung mit der Informatik in der 6. und 7. Klasse unterliegt stets auch einem spielerischen Aspekt – so führt der Kontakt mit dem sympathischen Roboter Karol in Jahrgangsstufe 7 die Schülerinnen und Schüler behutsam an die Grundkonzepte der Algorithmik heran.

Mittelstufe (Jahrgangsstufen 9 und 10)

In Jahrgangsstufe 9 wird der Schwerpunkt auf die datenorientierte (statische) Modellierung gesetzt: Einerseits werden komplexere Verarbeitungsvorgänge in einzelne Funktionen gegliedert und deren Zusammenwirken wird in Form von Datenflüssen beschrieben. Zur Umsetzung dieser funktionalen Sichtweise werden Tabellenkalkulationssysteme eingesetzt.

Andererseits wird die Verwaltung sehr großer, komplexer Datenmengen mit Hilfe von relationalen Datenbanksystemen behandelt. Zur kompetenten Nutzung solcher Systeme werden Einblicke in deren logische Struktur vermittelt. An praxisnahen Beispielen wird gezeigt, wie man Daten für Datenbanken aufbereitet, die erarbeiteten Strukturen realisiert und auch deren Eignung prüfen kann. Die Beschäftigung mit der Datenbankabfragesprache SQL (Structured Query Language), welche längst zum Industriestandard avanciert ist, schafft die Nachhaltigkeit, welche man einer gymnasialen Bildung abverlangen muss.

In Jahrgangsstufe 10 steht dagegen die zustandsorientierte und objektorientierte Modellierung im Vordergrund. Abläufe werden durch eine Gliederung in Zustände und Zustandsübergänge der beteiligten Objekte beschrieben. Folgen von Zustandsübergängen führen zu den Grundstrukturen von Algorithmen. Anknüpfend an die Behandlung von Algorithmen in Jahrgangsstufe 7 werden nun Algorithmen zur Beschreibung der Funktionsweise von Methoden verwendet. Die objektorientierte Sichtweise verzahnt zielgerichtet alle bisher angewandten Techniken zur Lösung umfangreicher Aufgabenstellungen.

Die Bearbeitung komplexerer Anwendungsbeispiele im Rahmen von Projekten ist fester Bestandteil des Lehrplans der Mittelstufe. Speziell der Informatikunterricht in Jahrgangsstufe 10 stellt erfahrungsgemäß klar die Weichen für eine erfolgreiche Belegung eines Oberstufenkurses bzw. Seminars.

Oberstufe (Jahrgangsstufen Q11 und Q12)

Im Informatikunterricht Q11 stehen rekursive Datenstrukturen im Vordergrund, welche es erlauben, umfangreichere Systeme effizienter zu modellieren (als Beispiele seien Liste, Baum und Graph genannt).

Das Kurshalbjahr 11/2 beschäftigt sich mit Algorithmen zum Graphendurchlauf (Stichworte: Dijkstra-Algorithmus, Problem des Handlungsreisenden) sowie einer größeren Einheit, in welcher die Schülerinnen und Schüler unmittelbar mit professioneller Softwareentwicklung in einem größeren Team in Berührung kommen. Einige klassische Entwurfsmuster der Informatik (composite pattern, visitor pattern, …) runden den Unterricht ab.

Klassenstruktur von SNAKE
Quelltext von TETRIS
Screenshot von SNAKE

Als Softwareentwicklungsprojekte wurden bereits erfolgreich die Spiele-Klassiker Snake, Tetris, PacMan, Minesweeper sowie ein Sudoku-Löser entwickelt. Die jeweilige Zielsetzung richtet sich im Rahmen der Möglichkeiten stets auch nach den Interessenschwerpunkten der Schülerinnen und Schüler.

Im Rahmen von Q12 beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit der Theorie formaler Sprachen, endlichen erkennenden Automaten und deren Grenzen. Daneben spielt die Kommunikation und Synchronisation von Prozessen eine große Rolle, wobei Aspekte der Nebenläufigkeit (parallel ablaufende Prozesse, die auf gemeinsame Ressourcen zugreifen) wichtig werden.

Ein Einblick in die Funktionsweise heute gängiger Rechner schließt sich an. Aufbauend auf dem Grundprinzip der Registermaschine nach John von Neumann erleben die Schülerinnen und Schüler, wie sich die systemnahe Programmierung abseits von Hochsprachen wie Java & Co. anfühlt. Die speziell für den Informatikunterricht der Oberstufe entwickelte „Minimaschine“ von Albert Wiedemann bietet dabei den nötigen Halt und Durchblick.

Den Abschluss bildet eine Einheit zu den „Grenzen der Berechenbarkeit“. So ist nicht alles berechenbar – und manches braucht seine Zeit. Andere Berechnungsvorgänge können dagegen noch optimiert werden und haben anschließend geringere Laufzeitkomplexität (Beispiel: Sortieren).

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