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Informatik gA Klasse 12
Im neuen Lehrplan für Informatik ist die
Technische Informatik wie auch die Theoretische Informatik und Angewandte Informatik verbindlich zu unterrichten.
Einige Lehrplanziele der Angewandten Informatik wurden schon im HTML-Projekt der Klasse 11 erreicht. Es wird jetzt auf dieser Seite
versucht, in chronologischer Reihenfolge die in der Klasse 12 zu bearbeitenden Themen aufzulisten. Wie auf der Seite der Klasse 11
ebenso die Lehrplanziele, zu denen in diesem Abschnitt ein (wichtiger) Beitrag geleistet wird.
Prolog wurde nach der Wende mit dem "Arbeitsbuch Prolog" aus dem Dümmler-Verlag unterrichtet.
Dieses Buch ist schon seit Jahren vergriffen und wird auch nicht wieder aufgelegt. Allerdings steht das Buch als PDF-File
zur Verfügung und wird von uns genutzt.
Hinweis zur 1. Leistungskontrolle 2022/23: Da in der 11. Klasse der weitaus größte Teil der Schüler 4 Zensuren in der 11/2 erhalten hatten,
gab es die Absprache, zu dem zuletzt behandelten Stoff (Sortieren und Suchen) nicht noch eine Leistungskontrolle
vor dem Schuljahresende zu schreiben. Wir wiederholen diesen Stoff zu Beginn der 12. Klasse und schreiben danach eine Leistungskontrolle zu diesen Themen.
Für mich ist in Hinsicht auf die Vorbereitung der Informatikprüfung wichtig, dass damit dieser Stoff auch bewertet ist und für euch sollte es
günstig sein, dass ihr sehr zeitig eine Leistungskontrolle weg habt. Vor Weihnachten gibt es eh noch genug Stress wegen Zensuren.
Zur Vorbereitung auf die Leistungskontrolle sollen folgende Aufgaben bearbeitet werden (Pythonversion):
- Aufgaben zum Sortieren
- Aufgaben zum Suchen
- Aufgaben zur Zeitkomplexität
Hinweis zu den Aufgaben/Abgaben in der TSC: Da euch m.E. die Aufgaben vom letzten Schuljahr in der TSC
und damit auch die Musterlösungen nicht mehr zur Verfügung stehen, stelle ich meine Musterlösungen für den Punkt 4. Sortieren und Suchen hier als zip-Dateien zur Verfügung.
Bubblesort, Selectionsort, Insertionsort, Bestimmung Zeitkomplexität, Sortieren mit Python, lineare Suche, binäre Suche
5. Prolog (Crashkurs)
- Lehrplanforderung: der Schüler kann
- Programmiersprachen nach Paradigmen klassifizieren
- iterative und rekursive Algorithmen entwerfen und implementieren
- eine (zweite) Programmiersprache als Werkzeug zum Problemlösen nutzen
5.1 Stammbaum u.ä.
- Stammbaum: Dümmler S. 12/4
- Rekursion: Vorfahre, Nachkomme
- Prüfungsaufgabe
5.2 Färbeproblem
- Dümmler S. 13/7
- Dümmler S. 14/8
5.3 Arithmetik
- Arithmetik - Dümmler S. 30 ff.
- Operationen
- Zahl definieren - Dümmler S. 34/17
- Zahlenrätsel - Dümmler S. 43/6,7
5.4 Datenbasis
Script zum Crashkurs Prolog zur Vorbereitung auf die Lk Prolog (8.11.2022)
6. Angewandte Informatik
- Lehrplanforderung: der Schüler kann
- das Client-Server-Modell beschreiben
- den Datenaustausch durch ein Schichtenmodell beschreiben
- den Aufbau einer IP-Adresse erläutern
- die Namensauflösung von Internetadressen (URI) durch das Domain Name System (DNS) erläutern
- die Wegewahl (Routing) von Datenpaketen beschreiben
- verlustfreie und verlustbehaftete Datenkomprimierungverfahren erläutern
- symmetrische und asymmetrische Verschlüsselungsverfahren erläutern
- die Sicherheit von Verschlüsselungsalgorithmen bewerten und Angriffe auf diese erläutern
- Nutzen und Sicherheit aktueller Internetdienste diskutieren
- Fallbeispiele zum Datenschutz, zur Datensicherheit und Urheberrecht diskutieren
- gesellschaftliche und ethische Aspekte der Nutzung sozialer Netzwerke beurteilen
- Regeln im Umgang mit kryptografischen Systemen diskutieren
6.1 Internetdienste, IP-Adressen, URI, DNS
- Aufgaben zu ping, IP- und MAC-Adressen, IPv6, Proxy und URLs vom 30.11.2017
- Arbeitsblatt zu IP- und MAC-Adressen, URLs und DNS vom 4.02.2022
6.2 Datenkomprimierung
- Aufgaben zur Datenkomprimierung vom 20.12.2017
6.3 Verschlüsselung
6.4 Urheberrecht, Datenschutz, Datensicherheit und DSGVO
7. Theoretische Informatik
- Lehrplanforderung: der Schüler kann
- natürliche und formale Sprachen vergleichen
- die Begriffe Syntax und Semantik erläutern
- Wörter einer formalen Sprache mithilfe ihrer Grammatik ableiten
- einfache Grammatiken im erweiterten Backus-Naur-Formalismus (EBNF) darstellen
- Zusammenhänge von formalen Sprachen und Automaten erläutern
- einen Zusammenhang zwischen formalen Sprachen und der im Unterricht verwendeten Programmiersprache herstellen
- die Arbeitsweise von Compilern und Interpretern vergleichen
- einfache Interpreter entwerfen und implementieren
- den Einsatz von Compiler oder Interpreter begründen
- die Arbeitsweise von deterministischen Automaten erläutern
- einen deterministischen Automaten entwerfen und implementieren
- das Modell Turingmaschine beschreiben und ihre Arbeitsweise erklären
- einfache Turingmaschinen konstruieren
- das Zeit- und Speicherverhalten von iterativen und rekursiven Sortier- und Suchalgorithmen bewerten und mithilfe der O-Notation klassifizieren
- das Zeit- und Speicherverhalten von Algorithmen bewerten
- die Grenzen der Berechenbarkeit an Hand der Church-Turing-These erläutern
- die Beweisidee für die Unentscheidbarkeit des Halteproblems beschreiben
- lösbare Probleme der Informatik nach polynomialem und exponentiellem Aufwand klassifizieren sowie Lösungen und Auswege (z. B. Heuristiken) der Informatik finden und erläutern.
- ethisch-philosophische Probleme der Informatik bewerten
- die Zuverlässigkeit von Informatiksystemen beurteilen
- den Einfluss von Informatiksystemen auf die Bereiche der Informationsgesellschaft beschreiben
- Pionierleistungen der theoretischen Informatik bewerten (z. B. Alan Turing und das Turingmaschinen-Modell, Alonzo Church und die Church-Turing-These; P-NP-Probleme)
7.1 Sprache, Syntax, Semantik, Grammatik, EBNF
7.2 Interpreter und Compiler
7.3 Turingmaschinen
7.4 Entscheidbarkeit
7.5 Berechenbarkeit
- Aufgaben zur Entscheidbarkeit und Berechenbarkeit vom 14.03.2018
Aufgabensammlung zur Vorbereitung auf die Lk zu Kompression, Verschlüsselung, Urheberrecht, Datenschutz, Datensicherheit, Interpreter und Compiler, Turingmaschine, Entscheidbarkeit und Berechenbarkeit (Januar 2023)
7.6 ausgewählte ethische Probleme der Informatik
Für die folgenden Seiten bildeten die Beiträge des Bloggers Oliver Bendel die Grundlage
(Quelle: http://crazyprocesses.blog.de/2010/02/16/informatik-ethik-gesellschaft-28-themen-8016461/ 22.01.2012 - Kopie)
7.7 ethisch-philosophische Probleme und Einfluss auf Informationsgesellschaft
8. Technische Informatik
- Lehrplanforderung: der Schüler kann
- die von-Neumann-Rechnerarchitektur erläutern
- die Einheit Byte und deren Binärpräfix einordnen und anwenden
- Binärpräfixe mit denen des metrischen Systems (SI-Präfix) vergleichen
- positive und negative Ganzzahlen in einem Bitmuster darstellen
- endliche gebrochene Dezimalzahlen in einem Bitmuster vorgegebener Länge angeben und über die Genauigkeit der Darstellung reflektieren
- die Rechengenauigkeit des Computers einschätzen
- Dezimalzahlen in Dualzahlen umwandeln und umgekehrt
- Dualzahlen addieren und subtrahieren
- einen Algorithmus zur Multiplikation zweier positiver Dualzahlen beschreiben
- die Funktionsweise eines Analog-Digital-Wandlers sowie eines Digital-Analog-Wandlers erläutern
- die Schaltbelegungstabellen, die Schaltsymbole und die Funktionsdarstellung der Logikgatter NOT, AND, OR, NAND und NOR angeben
- einfache Verknüpfungen aus NOT, AND, OR, NAND und NOR in eine disjunktive Normalform überführen
- Schaltbelegungstabellen von Flipflops angeben und deren Einsatz als Speicherbaustein erklären
- die Schaltbelegungstabellen und Schaltsymbole von Halb- und Volladdierer angeben
- ein Addierwerk beschreiben
- Verknüpfungen von Logikgattern konstruieren
- mittels Schaltbelegungstabellen derartige Verknüpfungen analysieren
8.1 von-Neumann-Rechnerarchitektur
8.2 Bit, Byte, Binärpräfixe, Dualzahlen
8.3 Analog-Digital-Wandlers, Digital-Analog-Wandlers
8.4 Flip-Flop, Gatter, Schaltbelegungstabellen
8.5 Halb- und Volladdierer
8.6 Verknüpfungen von Logikgattern, disjunktive Normalform
Projekte
Als Abschluss in Informatik Klasse 12 findet nach Lehrplan ein Programmierprojekt statt. Dieses soll keine Teamarbeit sein, sondern als Einzelarbeit umgesetzt werden. Das Thema sollte üblicherweise selbst gewählt werden.
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© ERG Saalfeld - Hans-Dietrich Kirmse letzte Aktualisierung 27.04.2019
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