Informatik - Unterricht IFB 2002 Klaus Becker

Informatik - was ist das? „Informatik ist die Wissenschaft, Technik und Anwendung der maschinellen Verarbeitung und Übermittlung von Informationen.“ GI 87 (Gesellschaft für Informatik) - www.gi-ev.de „Computer science and engineering is the systematic study of algorithmic processes - their theory, analysis, design, efficiency, implementation and application - that describe and transform information. The fundamental question underlying all of computing is: What can be (efficiently) automated?“ ACM (Association for Computing Machinery) - www.acm.org

Informationsverarbeitung Miniwelt Modell Repräsentieren Informationen Daten, ... Benutzer Informatik-system Verarbeiten Benutzer Informationen Daten, ... Interpretieren Repräsentieren - Verarbeiten - Interpretieren

Repräsentieren - Verarbeiten - Interpretieren Beispiel: Datenbank Miniwelt Modell Repräsentieren Tabellen; Abfrage Informationen Benutzer DBS Verarbeiten Benutzer Informationen Tabelle Interpretieren Repräsentieren - Verarbeiten - Interpretieren

Repräsentation von Information Information nennt man den abstrakten Gehalt (Bedeutungsinhalt / Semantik) einer Aussage, Beschreibung, Anweisung, Nachricht oder Mitteilung. Die äußere Form der Darstellung nennt man Repräsentation (konkrete Form). Information: „Gerd Müller hat am 22.1.2002 das Buch `Fußball ist mein Leben` von Franz Beckenbauer ausgeliehen“ Repräsentation (mit Hilfe von Relationen): (9; Gerd; Müller) (F1; Beckenbauer; Fußball ist mein Leben) (9; F1; 22.1.2002) Repräsentation (binär mit Hilfe von Bits): 0001 1010 1101 ... 1100 0100 1111 ... 1000 0000 0000 ...

Interpretation von Daten Daten ergeben erst Sinn (d. h. stellen Informationen dar), wenn man sie geeignet interpretiert. Daten (Typ: Bitfolge): 0001 1010 1101 ... 1100 0100 1111 ... 1000 0000 0000 ... Daten (Typ: Relationen): (9; Gerd; Müller) (F1; Beckenbauer; Fußball ist mein Leben) (9; F1; 22.1.2002) Information: „Gerd Müller hat am 22.1.2002 das Buch `Fußball ist mein Leben` von Franz Beckenbauer ausgeliehen“

Verarbeitung von Daten Maschinelle Verarbeitung Hardware Verarbeitungsmaschine Software Verarbeitungsvorschrift Verarbeitungsvorschrift (Algorithmus): endliche Folge von eindeutig ausführbaren Anweisungen

Join - Algorithmus SQL-Ausdruck: Algorithmus (vereinfacht): SELECT * FROM Buch INNER JOIN Ausleihe ON Buch.Sig = Ausleihe.Sig; Algorithmus (vereinfacht): FÜR jedes Tupel b aus Buch FÜR jedes Tupel a aus Ausleihe WENN b.Sig = a.Sig DANN füge das aus b und a kombinierte Tupel in die Ergebnistabelle ein

Al-Khwarrizmi Algorithmus Problem des Abu Dshafar Muhammed Ibn Musa al-Khwarizmi (lebte um 824 n. Chr. in Khwarizmi / Khiva - Usbekistan): Wie ist das Vermögen eines wohlhabender Manns aufzuteilen, der bis zu 4 Frauen in unterschiedlichem Stand und eine Vielzahl von Kindern hat? Lösung im Lehrbuch: „Kitab al jabr w‘almuqabalah“ Algebra

Gegenstandsbereiche der Informatik Informatik in der Gesellschaft Datenschutz; ... Technische Informatik Hardwareentwurf ... Praktische Informatik Software-Entwicklung Datenbanken Betriebssysteme ... Theoretische Informatik Formale Sprachen Theorie der Algorithmen ... Angewandte Informatik Wirtschaftswissenschaften; Medizin; Geowissenschaften; ...

Informatik in der Schule Schwierigkeiten: Dynamische Bezugswissenschaft: Informatik entwickelt sich sehr schnell weiter. Gesellschaft im Umbruch: Anforderungen an ein Schulfach Informatik werden ständig neu definiert. Fach ohne Tradition: Informatik gibt es noch nicht lange als Schulfach. Fach ohne solides Fundament: kein systematischer Informatikunterricht in der SI

Algorithmenorientierter Ansatz Sichtweise der Informatik (LP-RLP 83): Informatik ist die Wissenschaft von den Algorithmen, wobei die theoretischen Voraussetzungen und technischen Realisierungen eingeschlossen werden. Algorithmisches Problemlösen Programmierung von Algorithmen Anwendung in der Praxis Algorithmus Technische Realisierung algorithmischer Lösungen Theoretische Bewertung der algorithmischen Methode

Systemorientierter Ansatz Sichtweise der Informatik (Baumann: DdI 96): Die Aufgabe der Informatik besteht in Analyse, Entwurf und Realisierung von Informatiksystemen sowie in der Anpassung solcher Systeme an geeignete Einsatzbedingungen. Analyse Entwurf Informatik-system Realisierung Anpassung

Informationsorientierter Ansatz Grundannahme (Hubwieser / Broy: LOG IN 97): Das primäre Ziel des Informatikunterrichts ist es nach unserer Meinung, den Schülern wichtige Fähigkeiten zum Umgang mit Informationen zu vermitteln. Dabei orientieren wir uns am zentralen Paradigma der Informationsverarbeitung. Repräsentation Verarbeitung Information Interpretation Transport

Didaktisches Konzept Didaktisches Konzept (Baumann: DdI 96): Problemlösen mit Informatiksystemen Wie werden Informatiksysteme entworfen, programmiert und damit zum Lösen lebensweltlicher Probleme befähigt? Wirkprinzipien von Informatiksystemen Wie sind Informatiksysteme aufgebaut, wie wirken ihre Komponenten zusammen und wie ordnen sie sich in umfassendere soziotechnische Systemzusammenhänge ein? Grundlagen und Grenzen technischer Wissensverarbeitung Wo liegen die prinzipiellen Grenzen technischer Informationsverarbeitung und was ist unter Information und Kommunikation überhaupt zu verstehen?

Lehrplan Rheinland-Pfalz Klassenstufe 11 11.1 Alternative Zugänge zu Algorithmen 11.2 Algorithmen 11.3 Einführung in die Programmierung 11.4 Modularisierung und Strukturierung Klassenstufe 12 12.1 Programmierprojekt zu dynamischen Datenstrukturen und Datenschutz 12.2 Technische Grundlagen 12.3 Aktuelle Entwicklungen und Gesellschaft Klassenstufe 13 13.1 Aktuelle Entwicklungen und Ethik 13.2 Theoretische Grundlagen