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Home » Lehrplan (Pflicht-/Wahlpflichtfächer) » III Jahrgangsstufen-Lehrplan » Jahrgangsstufe 9 » Informatik (NTG)
9 Informatik (NTG 2)

Im Fach Natur und Technik (Schwerpunkt Informatik) haben sich die Schüler vor allem mit der Darstellung von Information mithilfe fertiger Informatiksysteme beschäftigt; dabei haben sie einfache Modellierungskonzepte verwendet, die sie nun schrittweise erweitern. So lernen sie im Verlauf dieser und der folgenden Jahrgangsstufe, Zusammenhänge und Vorgänge aus ihrem Lebensumfeld durch Modelle präzise zu erfassen und nach und nach mit Werkzeugen der Informatik zielgerichtet umzusetzen bzw. eigene Programme zu erstellen.
Viele Prozesse in Arbeitswelt und Technik lassen sich wegen ihrer Komplexität nur überschauen, indem man sie in Teilprozesse gliedert. An Beispielen aus verschiedenen Lebensbereichen lernen die Jugendlichen, Verarbeitungsvorgänge in einzelne Funktionen zu gliedern und deren Zusammenwirken in Form von Datenflüssen zu beschreiben. Tabellenkalkulationssysteme erweisen sich zur Umsetzung der Funktionen als geeignetes Hilfsmittel.
In vielen Bereichen unserer Gesellschaft ist die effiziente Verwaltung sehr großer, komplexer Datenmengen mithilfe von Datenbanksystemen unverzichtbar geworden. Zur kompetenten Nutzung solcher Systeme benötigen die Schüler Einblicke in deren logische Struktur. Daher lernen sie an praxisnahen Beispielen, wie man Daten für Datenbanken aufbereitet, die erarbeiteten Strukturen realisiert und damit auch deren Eignung prüfen kann. Die Beurteilung der Chancen und Risiken von Datenbanken setzt zusätzlich grundlegende Kenntnisse aus den Bereichen Datenschutz und Datensicherheit voraus, die anhand der bearbeiteten Beispiele erworben werden.

In der Jahrgangsstufe 9 erwerben die Schüler folgendes Grundwissen:
  • Sie können Daten verarbeitende Prozesse durch Funktionen sowie Datenflüsse beschreiben und umsetzen.
  • Sie kennen die funktionale Sichtweise als allgemeinen Zugang zur Funktionsweise von Tabellenkalku­la­tions­sys­temen.
  • Sie können überschaubare, statische Datenmengen durch Klassen und deren Beziehungen sicher struktu­rieren.
  • Sie können Datenstrukturen in ein Datenbanksystem umsetzen.
  • Sie haben Einblick in die Forderungen an die Korrektheit eines Datenbestands.
  • Sie können Abfragen an einen Datenbestand realisieren.
  • Sie haben ein Bewusstsein für Datensicherheit und Datenschutz.

Inf 9.1 Funktionen und Datenflüsse; Tabellenkalkulationssysteme (ca. 18 Std.)

Aus eigener Erfahrung wissen die Schüler, dass häufig aus vorhandenen Daten durch Berechnungen nach eindeutigen Vorschriften neue Informationen gewonnen werden. Davon ausgehend lernen sie Funktionen als Daten verarbeitende Prozesse mit Eingängen und je einem Ausgang kennen [ M 8.1 Funktionen]. Sie lösen praxisnahe Aufgabenstellungen, z. B. aus dem kaufmännischen Bereich oder der Mathematik, unter Verwendung dieser funktionalen Sichtweise. Hierbei kombinieren sie mehrere Funktionen und stel­len die Datenflüsse in einem Diagramm dar. Die Lösung wird mit einem Tabellenkalkulationssystem realisiert und anhand verschiedener Eingaben überprüft. Durch diese funktionale Betrachtungsweise verstehen die Schüler die Arbeitsweise von Tabellenkalkulations­programmen.

  • ausgewählte Elemente von Datenflussdiagrammen (Funktion/Prozess, Datenfluss, Ein- und Ausgabe, Vertei­ler)

  • Funktion als informationsverarbeitende Einheit (Bezeichner, Eingangsparameter, Funktionswert, Zuordnungsvorschrift; Eindeutigkeit); vordefinierte Funktionen, insbesondere bedingte Funktion („Wenn-Funktion“) und logische Funktionen

  • Umsetzung von Datenflussdiagrammen in Terme eines Tabellenkalkulationssystems

  • elementare Datentypen: Zahl, Text, Datum, Wahrheitswert

Inf 9.2 Datenmodellierung und Datenbanksysteme (ca. 38 Std.)

Bei der Struk­turierung und Aufbereitung großer Datenmengen ist den Schülern die bereits in der Unterstufe erlernte ob­jektorientierte Denkweise eine große Hilfe. An Beispielen aus der Praxis entwerfen sie Datenstrukturen, realisieren diesen Entwurf in einem Datenbanksystem und erkennen den Nutzen solcher Sys­teme zur Auswertung umfangreicher Information. Sie erleben hier erstmals bewusst, dass Lösungskonzepte fortwährend kritisch überprüft und gegebenenfalls überarbeitet werden müssen. Außerdem lernen die Schüler, gesellschaftlich relevante Probleme wie Datenzuverlässigkeit, Datensicherheit und Datenschutz im fachlich gebührenden Rahmen zu diskutieren und zu be­urteilen.

Inf 9.2.1 Objektorientiertes Datenmodell, Datenbankschema, Datenbanksystem

Die Schüler strukturieren Daten an Beispielen aus ihrer Erfahrungswelt. Dabei erkennen sie, dass die Struktur der Klassen sowie deren Beziehungen sehr übersichtlich in Klassendiagrammen dargestellt werden können. Um das Modell nutzen und seine Brauchbarkeit überprüfen zu können, realisieren sie es mit einem relationalen Datenbanksystem. Sie erleben, dass durch Abfragen mithilfe einer geeigneten Abfragesprache (z. B. SQL) aus dem Datenbestand neue Informationen gewonnen werden können.

  • Objekt (Entität), Klasse, Attribut und Wertebereich
  • Beziehungen zwischen Klassen, Kardinalität, graphische Darstellung
  • Realisierung von Objekten, Klassen und Beziehungen in einem relationalen Datenbanksystem: Datensatz, Tabelle, Wertebereich, Schlüssel­­konzept
  • ­Einfügen, Ändern, Löschen von Datensätzen mithilfe der Sprache des verwendeten Datenbankmanage­ment­systems
  • einfache Abfragen einer Tabelle durch Projektion und Selektion, Ergebnistabelle; Abfragen über mehrere Tabellen durch Verknüpfungen (Join; kartesisches Produkt als Denkhilfe)

Inf 9.2.2 Anforderungen an ein Datenbankschema

Beim Ändern und Löschen von Daten erfahren die Schüler, dass ein korrekter und erfolgreich nutz­barer Datenbestand bestimmte Forderungen an das Datenbankschema stellt. Sie lernen, das Datenbankschema entsprechend zu überprüfen und gegebenenfalls zu überarbeiten.

  • referentielle Integrität, Integritätsbedingungen auf Feld- und Tabellenebene
  • Redundanz und Konsistenz von Daten, Problem von Mehrdeutigkeiten

Inf 9.2.3 Datensicherheit und Datenschutz

In den bisher erarbeiteten Beispielen sind den Schülern beim Umgang mit Datenmengen bereits Themen aus den Bereichen Datensicherheit und Datenschutz begegnet; eine rückblickende Zusammenschau sorgt für ein tieferes Verständnis. Dabei erhalten die Schüler an geeigneter Stelle einen Einblick in verschiedene technische Verfahren, Daten dauerhaft und sicher zu speichern.

  • ­Datensicherheit, Einschränkung der Sicht auf Daten (View), Mehrbenutzerproblematik
  • Datenschutz, gesetzlicher Rahmen

Inf 9.2.4 Komplexeres Anwendungsbeispiel

Bei der Erstellung einer komplexeren Datenbank wenden die Schüler das Gelernte an und vertiefen ihr Verständnis. Dabei wird ihnen durch die Bearbeitung dieses praxisbezogenen Beispiels (z. B. Lagerbestand oder Kundendatei, Auswertung von Sportwettkämpfen, Ausleihvorgänge in der Schulbibliothek) ermöglicht, den Modellierungsvorgang kritisch zu reflektieren. Ziel dieses informatischen Projekts ist es auch, Erfahrungen zu sammeln, wie eine gestellte Aufgabe in einem vorgegebenen, zeitlich begrenzten Rahmen im Team gelöst werden kann.

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