Informatik in der gymnasialen Oberstufe
Oft werden wir gefragt, welche Inhalte in der Informatik – insbesondere in der Oberstufe – behandelt werden. Daher möchten wir hier einen kleinen Überblick über die Themen der Informatik in der Oberstufe anbieten.
Dem Kernlehrplan für die Sekundarstufe II NRW folgend lassen sich die Inhalte grob in fünf verschiedene Gebiete einteilen:
– Daten und ihre Strukturierung
– Algorithmen
– Formale Sprachen und Automaten
– Rechnersysteme
– Informatik, Mensch und Gesellschaft
Dabei sind die ersten drei Gebiete deutlich umfangreicher als die übrigen beiden.
Im ersten Gebiet „Daten und ihre Strukturierung“ befassen wir uns zunächst intensiv mit dem Modellieren und Implementieren verschiedener Sachverhalte mithilfe von Java. Dabei beginnen wir ganz klassisch, indem wir zunächst grundlegende Konzepte (Datentypen, Variablen, Schleifen, Verzweigungen etc.) betrachten. Nachdem wir einen sicheren Umgang mit Java erlangt haben, widmen wir uns dem objektorientierten Modellieren und Implementieren. Eine genaue Beschreibung, worum es dabei geht, würde hier den Rahmen sprengen. Man kann aber kurz festhalten, dass uns dies einen neuen Blickwinkel auf das Modellieren und Implementieren bietet.
Einen weiteren wesentlichen Punkt in diesem Gebiet bilden Datenstrukturen. Hier machen wir uns Gedanken darüber, wie man Daten vernünftig im Speicher ablegen kann, so dass man später wieder schnell an die gelangt, die man benötigt. Beispielweise kann man Daten in einem solchen Baum ablegen:
Ein weiteres Kapitel, das sich diesem Gebiet zuordnen lässt, ist das der Datenbanksysteme. Hand aufs Herz: Die meisten von uns verwenden zum Verwalten von Daten (zum Beispiel einer Klassenliste) wohl Excel oder ein anderes Tabellenkalkulationssystem. Dass es in Office-Paketen meist aber auch ein Datenbanksystem gibt, ist vielen Anwendern gar nicht bewusst. Das mag daran liegen, dass ein Umgang mit diesen Systemen recht kompliziert ist, wenn man die theoretischen Grundlagen vom Aufbau sogenannter relationaler Datenbanken nicht kennt.
Bei der Behandlung von Datenbanken arbeiten wir über weite Teile mit Stift und Papier, denn das Erstellen einer vernünftigen Datenbank setzt eine gute Planung voraus. Wir lernen aber auch den praktischen Umgang mit einem Datenbanksystem kennen und verwenden schließlich SQL, um gezielt Informationen aus einer Datenbank zu gewinnen.
Die Überschrift „Algorithmen“ spricht wohl für sich. In diesem Gebiet lernen wir zunächst eine Definition für den Begriff Algorithmus kennen. Exemplarisch beschäftigen wir uns dann in erster Linie mit Sortieralgorithmen. Auch hier verlassen wir für einige Zeit die Rechner und arbeiten auf dem Papier. Dabei verwenden wir beispielsweise solche Flussdiagramme zur Darstellung von Algorithmen.
Formale Sprachen und Automaten gehören zur theoretischen Informatik. Eine formale Sprache ist beispielsweise jede Programmiersprache oder auch die Sprache, die man zur Eingabe von CAS-Befehlen verwendet. Solche Sprachen gehorchen strengen Regeln, die man oft nur schwer in Worte fassen kann. Wie man solche Sprachen dennoch präzise beschreiben kann, lernen wir hier. Automaten bieten uns noch eine völlig andere Sicht auf dieselbe Problemstellung.
Wie schon erwähnt, sind die letzten beiden Gebiete weit weniger umfangreich als die oben beschriebenen. In diesen lernen wir einige Grundlagen über Rechnernetze kennen und beschäftigen uns schließlich auch mit den Auswirkungen der immer rascher werdenden Entwicklung von Informatiksystemen auf unsere Gesellschaft.
Ein Hinweis noch zum Schluss: JA, wir programmieren in der Oberstufe. Viele Kurse haben in den vergangenen Jahren auch schon beeindruckende Abschlussprojekte programmiert. Aber NEIN, Oberstufeninformatik besteht nicht nur aus Programmieren. In der Tat bietet Informatik weit mehr und wir beschäftigen uns immer wieder auch ohne Rechnerunterstützung mit verschiedenen Fragestellungen.
Dr. D. Appel