Materialien für den Informatik-Unterricht


<Projektarbeit und Einführung in die Informatik> | <Kommunikation in Netzen> | <Lösen elementarer Probleme mit Pascal oder Oberon> | <Iteration und Rekursion>
<Sortieren und Suchen> | <Möglichkeiten und Grenzen von Computern> | <Einblick in das logische Programmieren mit Prolog> | <Sprachen und Automaten> | < Einblick in die technische Informatik>
<Anwendung von abstrakten Datentypen> | <Wahlfach Informatik> | <Lösungen von Abituraufgaben>



Projektarbeit und Einführung in die Informatik

Ergebnis der didaktischen Werkstatt

Ergebnis der didaktischen Werkstatt

Genetischer Code, Speichervermögen

Größe der gespeicherten Informationen im Erbgut und im menschlichen Gehirn

Angegeben werden u.a. der Umfang der Erbinformation einer Bakterie, eines Virus und des Menschen. Auch die Größe der in unserem menschlichen Gehirn speicherbaren Informatiuonsmenge wird angegeben.

Von-Neumann-Computer

Von-Neumann-Computer

1946 von John von Neumann vorgeschlagenes Konzept zur Gestaltung universeller Rechner -
Heutige Rechner sind bis auf wenige Ausnahmen (Computer mit mehreren Prozessoren) Weiterentwicklungen dieses Konzeptes. ...

Betriebssysteme

Betriebssysteme

... Das Betriebsystem nimmt die Anforderungen der Anwendungsprogramme auf und leitet diese an die Hardware weiter.
Kein Anwendungsprogramm sollte bei einem ordentlichen Betriebssystem in der Lage sein, direkt auf die Hardware zugreifen zu können. Den zentralen Zugang verschafft einzig und allein das Betriebssystem. ...


 

Kommunikation in Netzen

Ergebnis der didaktischen Werkstatt

Ergebnis der didaktischen Werkstatt


 

Lösen elementarer Probleme mit Pascal oder Oberon

Ergebnis der didaktischen Werkstatt

Ergebnis der didaktischen Werkstatt

Algorithmen

Algorithmen

Die Definition, die Eigenschaften und Darstellungsmöglichkeiten der Algorithmen werden angegeben. Kann als Folie oder zur Zusammenfassung eingesetzt werden.

Struktogramm-Editor

Struktogramm-Editor

Der Struktogramm-Editor ist ein Windows-Freeware-Programm, mit Hilfe dessen man alle Struktogramme, die im Informatikunterricht gezeichnet werden müssen, am Computer gestalten kann. Das hat viele Vorteile: Die Schüler sind motivierter, weil sie am Rechner arbeiten dürfen, außerdem ist das Kästchenzeichnen mit Bleistift und Lineal anstrengend und die Ergebnisse meist unschön. Natürlich lässt sich am Computer auch alles einfach wieder löschen und verbessern. Selbstverständlich kann man die Struktogramme abspeichern und als Grafik in die Zwischenablage kopieren, in vielen anderen Programmen nachbearbeiten oder in Textdokumente einfügen.
Download im Zip-Format!   

Struktogramm-Editor

Parameterarten

Die Parameterarten werden in zwei Tabellen vergleichend gegenübergestellt.
Ein Beispielquelltext (ETH-Oberon) ergänzt das Angebot.
Autor: H. Heerdegen


 
 

Iteration und Rekursion

Ergebnis der didaktischen Werkstatt

Krypto

Krypto ist ein Windowsprogramm zur Demonstration einfacher symmetrischer Verschlüsselungsverfahren. Man kann Texte ver- und entschlüsseln und dabei unter den folgenden Verfahren wählen:

  • Matrix-Verschlüsselung (LP-Bezug: Themenbereich 3, strukturierte Datentypen - zweidimensionale Arrays),
  • Caesar-Verschlüsselung mit den Spezialfällen Rotation 13 und ASCII-Rotation, sowie Vigenère-Verschlüsselung (polyalphabetische Substitution).

Das Programm soll den Unterricht im Lehrplanabschnitt "Iterative Algorithmen" vereinfachen. Hierzu gibt es neben der Möglichkeit, Texte zu ver- und entschlüsseln auch sog. Demos, mit denen das Ver- und Entschlüsseln Schritt für Schritt nachvollzogen werden kann.


 
 

Sortieren und Suchen

Ergebnis der didaktischen Werkstatt

Pi-/Text-Suche

PiTextsuche ist ein Windowsprogramm, mit dem man die Textsuch-Algorithmen Lineare Suche und (vereinfachte) Boyer-Moore-Suche vergleichen kann Man kann einen beliebigen Text (ASCII) in das Fenster laden, ein Such-Pattern eingeben und dann suchen lassen, auch wiederholt. Dabei kann man zwischen beiden Algorithmen wählen. Es wird jeweils die Anzahl der nötigen Vergleichsoperationen ausgegeben. Daran kann man sehen, wieviel besser der Boyer-Moore-Algorithmus ist. Als Anwendung kann man (auch im Mathematikunterricht in Kl. 9) in der Zahl Pi suchen lassen (zur Erhärtung der These, dass Pi normal sei). Wenn man 10 Mio Dezimalen zu Verfügung hat, findet man jede 6-stellige Ziffernkombination, zumindest habe ich bisher immer Erfolg gehabt. Schüler suchen z. B. gerne nach ihrem Geburtstag oder ihrer Telefonnummer.


 
 

Möglichkeiten und Grenzen von Computern

Ergebnis der didaktischen Werkstatt

Ergebnis der didaktischen Werkstatt

Halteproblem für Oberon-Unterprogramme

Halteproblem für Oberon-Unterprogramme

Gibt es eine Prozedur oder eine boolesche Funktionsprozedur, die folgendes leistet: Ist p ein Unterprogramm und x eine Zeichenfolge, so entscheidet die Prozedur (die Funktionsprozedur) ob das Unterprogramm p bei Eingabe von x terminiert? ...

Halteproblem für Turing-Programme

Halteproblem für Turing-Programme

Auf der Turing-Maschine beruhende animierte Variante. Zur Darstellung wird ein Shockwave-Plugin oder Quicktime benötigt.

Praktischer Aspekt

Ist jedes prinzipiell lösbare Problem in praktisch akzeptabler Zeit auf einem Computer bearbeitbar?

Diskussion an Beispielalgorithmen (Quicksort, Bubblesort, Damenproblem und Fibonacci-Zahlen)

Praktischer Aspekt

Wie zuverlässig sind IT-Systeme?

Fehlermeldungen, bemerkenswerte historische Beispiele für Fehlfunktionen, wichtige Fehlerursachen und eine Zusammenfassung
Autor: H. Heerdegen

Ökonomisch-sozialer Aspekt

Ökonomisch-sozialer Aspekt

Auswirkungen der geschichtlichen Entwicklung der Rechentechnik auf die Wirtschaft und die Gesellschaft werden beleuchtet. Der Autor stellt somit einen Bezug zwischen verschiedenen Aspekten dieses Themenbereiches her.

Ökonomisch-sozialer Aspekt

Datenschutzrechtlicher Aspekt

Folgende Aspekte werden betrachtet:
1. Was ist Datenschutz / Datensicherheit?
2. Das Bundesdatenschutzgesetz (BDSG)
3. Probleme des Datenschutzes (in Verbindung mit Computersystemen)
4. Darf der Einzelne durch den Einsatz von Computersystemen zur anonymen Nummer werden?


 

Einblick in das logische Programmieren mit Prolog

Bahnauskunftssystem als Leitproblem für diesen Themenbereich

Aus dem Problem, ein Bahnauskunftssystem entwickeln zu wollen, lassen sich andere Inhalte, die laut Lehrplan im Grund- oder Leistungsfach zu behandlen sind, ableiten bzw. motivieren.
Vorgestellt werden ein Bahngraph und vier kommentierte Lösungen.

Rekursion

Rekursion

...Eine Regel, die ganz oder teilweise durch sich selbst definiert wird, nennt man rekursive Regel.
Beispiel:
Regel für Vorfahr: ...

Backtracking

Backtracking

Backtracking-Verfahren (Trial-and-Error-Verfahren): Bezeichnung für ein Lösungsverfahren, bei dem man versucht,eine Teillösung eines Problems systematisch zu einer Gesamtlösung auszubauen. ...

anhaengen

Listenprädikat anhängen (eine Element wird an eine Liste angehängt)

Eine erläuterte Lösung , in der die vonstatten gehende Rekursion dargestellt wird, wird vorgetellt.

append

Listenprädikat append (zwei Liste werden aneinander gefügt)

Eine erläuterte Lösung , in der die vonstatten gehende Rekursion dargestellt wird, wird vorgetellt.

append

Amzi-Prolog

Eine für Schulen kostenlos nutzbare Prolog-Version wird vorgestellt. Die Quelltexte sind zum gewohnten Fix-Prolog kompatibel.
Autor: Herr K. Hohmann

append

Datenbanken in Prolog

Im Leistungsfach Informatik bilden Datenbanken in Prolog einen Schwerpunkt des Themenbereichs "Logik-orientiertes Programmieren". In diesem Zusammenhang wird auf der folgenden Seite eine Aufgabe vorgestellt, die Schüler im Informatikunterricht bearbeitet haben.
Autor: Herr O. Thiele

Arbeitsbuch

Arbeitsbuch Prolog

Als pdf-Datei über den Bildungsserver Mecklenburg-Vorpommern erhältlich.



Sprachen und Automaten

Programmiersprachen

Anwendung von Sprachen in der Informatik

Im Dokument werden die Begriffe Maschinensprache und Programmiersprache erkärt. Zur Problematik Computer-Drucker-Sprache sind zwei Links angegeben.

Katze-Maus-Sprache

Syntax von Programmiersprachen

In diesem pdf-Dokument werden die Begriffe Syntax, Semantik, Syntaxdiagramme und EBNF an Hand einer Katze-Maus-Sprache erläutert.
(aus einer Fortbildung an der Friedrich-Schiller Universität in Jena - festgehalten von Frau H. Klameth - EBNF ergänzt und in das portable data format umgesetzt von H. Heerdegen)




Einblick in die technische Informatik
Grundschaltungen mit Transistoren

Logische Grundschaltungen mit Transitoren

Im pdf-Dokument werden Transistorschaltungen un deren Anwendung in der Informatik erläutert. Es regt zum fächerübergreifenden Arbeiten mit dem Fach Physik an.

Autor: M. Kämmerer



Anwendung von abstrakten Datentypen

Betriebssysteme

Abstrakte Datentypen

Damit der Umgang mit den abstrakten Datentypen etwas anschaulicher wird, hat Michael Kühn drei kleine Windowsprogramme entwickelt, die diese Datentypen in ihrer Funktionalität demonstrieren. Für die Funktionen und Prozeduren gibt es dabei entsprechende Schaltflächen, die Parametereingabe erfolgt über ein Textfeld. Ausgaben, die normalerweise auch über Parameter erfolgen, werden hier über Meldefenster realisiert.
Bei den Optionen lässt sich u. A. einstellen, ob nur Zahlen oder auch andere Texte eingegeben werden dürfen. Beim ADT Liste kann man sich zusätzlich ein Beispiel des Oberon-Codes oder eine Beschreibung der angeklickten Prozedur anzeigen lassen (diese Möglichkeit ist abschaltbar).


Wahlfach Informatik

Betriebssysteme

Python

Diese Programmiersprache eignet sich unseres Erachtens gut zum Einsatz im Wahlfach Informatik.
Im herunterladbaren PDF-Dokument sind vier Skripte zum Wahlfach Informatik, Themenbereich "Modellierung und Problemlösen", enthalten.
Sie wurden von 2000 bis 2002 am Albert-Schweitzer-Gymnasium Erfurt (Spezialschulteil) in den Klassenstufen 9 und 10 erprobt.

Autor: Dr. M. Fothe

Datenbanken

Downloadangebote

für die am ThiLLM erarbeitete Handreichung zum Thema Datenbanken für den Wahlunterricht Informatik in Klasse 9.

Autor: R. Löser


Lösungen von Abituraufgaben

GF_2002_Aufgabe_1

Abitur im Grundfach 2002

Der Lösungsvorschlag für Aufgabe 1 wurde am Hoffmann-von-Fallersleben-Gymnasium Weimar erarbeitet.

PDF-Dokument

GF_2002_Aufgabe_2

Abitur im Grundfach 2002

Der Lösungsvorschlag für Aufgabe 2 wurde am Hoffmann-von-Fallersleben-Gymnasium Weimar erarbeitet.

PDF-Dokument

GF_2002_Aufgabe_3

Abitur im Grundfach 2002

Der Lösungsvorschlag für Aufgabe 3 wurde am Hoffmann-von-Fallersleben-Gymnasium Weimar erarbeitet.

PDF-Dokument

GF_2002_Aufgabe_4

Abitur im Grundfach 2002

Der Lösungsvorschlag für Aufgabe 4 wurde am Hoffmann-von-Fallersleben-Gymnasium Weimar erarbeitet.

PDF-Dokument

GF_2003_Aufgaben_1_bis_4

Abitur im Grundfach 2003

Der Lösungsvorschlag für die Aufgaben 1 bis 4 wurde am Hoffmann-von-Fallersleben-Gymnasium Weimar erarbeitet.

PDF-Dokument



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