Informatik — Unterricht IFB 2002 Klaus Becker

Informatik - Unterricht IFB 2002 Klaus Becker

2 Informatik - was ist das? „Informatik ist die Wissenschaft, Technik und Anwendung der maschinellen Verarbeitung und Übermittlung von Informationen. “ Informatik 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 KB

3 Informationsverarbeitung Miniwelt Informatik Informationen Modell Repräsentieren Benutzer Daten, . . . Informatiksystem Informationen Benutzer Interpretieren Verarbeiten Daten, . . . Repräsentieren - Verarbeiten - Interpretieren KB

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

5 Repräsentation von Information nennt man den abstrakten Gehalt Informatik (Bedeutungsinhalt / Semantik) einer Aussage, Beschreibung, Anweisung, Nachricht oder Mitteilung. Die äußere Form der Darstellung nennt man Repräsentation (konkrete Form). KB 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) (F 1; Beckenbauer; Fußball ist mein Leben) (9; F 1; 22. 1. 2002) Repräsentation (binär mit Hilfe von Bits): 0001 1010 1101. . . 1100 0100 1111. . . 1000 0000. . .

6 Interpretation von Daten ergeben erst Sinn (d. h. stellen Informationen dar), Informatik wenn man sie geeignet interpretiert. Daten (Typ: Bitfolge): 0001 1010 1101. . . 1100 0100 1111. . . 1000 0000. . . Daten (Typ: Relationen): (9; Gerd; Müller) (F 1; Beckenbauer; Fußball ist mein Leben) (9; F 1; 22. 1. 2002) Information: „Gerd Müller hat am 22. 1. 2002 das Buch `Fußball ist mein Leben` von Franz Beckenbauer ausgeliehen“ KB

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

Join - Algorithmus 8 SQL-Ausdruck: SELECT * FROM Buch INNER JOIN Ausleihe ON Buch. Sig = Ausleihe. Sig; Informatik Algorithmus (vereinfacht): KB 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

9 Al-Khwarrizmi Algorithmus Informatik 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 KB

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

11 Informatik in der Schule Schwierigkeiten: Informatik 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 KB

12 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 Algorithmus Technische Realisierung algorithmischer Lösungen KB Anwendung in der Praxis Theoretische Bewertung der algorithmischen Methode

13 Systemorientierter Ansatz Sichtweise der Informatik (Baumann: Dd. I 96): Informatik Die Aufgabe der Informatik besteht in Analyse, Entwurf und Realisierung von Informatiksystemen sowie in der Anpassung solcher Systeme an geeignete Einsatzbedingungen. Analyse Informatiksystem Realisierung KB Entwurf Anpassung

14 Informationsorientierter Ansatz Grundannahme (Hubwieser / Broy: LOG IN 97): Informatik 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 Information Interpretation KB Verarbeitung Transport

15 Didaktisches Konzept (Baumann: Dd. I 96): Informatik Problemlösen mit Informatiksystemen Wie werden Informatiksysteme entworfen, programmiert und damit zum Lösen lebensweltlicher Probleme befähigt? KB 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?

16 Lehrplan Rheinland-Pfalz Informatik 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 KB