Oberstufe (E)

Die globale Vernetzung in unserer Informationsgesellschaft erlaubt es, zu jeder Zeit und an jedem Ort auf sämtliche verfügbaren Informationen unter Nutzung sowohl stationärer als auch mobiler Geräte zuzugreifen. Dies beeinflusst und verändert die Lebens- und Arbeitswelt der Menschen in erheblichem Ausmaß, Grenzen zwischen diesen beiden Bereichen werden aufgeweicht. Daher ist es für die Lernenden von entscheidender Bedeutung, geeignete Handlungsstrategien und Methoden zum Beschaffen, Strukturieren, Darstellen, Interpretie- ren, Bewerten und Präsentieren von Informationen zu erwerben.

Das Internet ist das größte Informations- und Kommunikationsnetz, das die Menschheit ge- schaffen hat. Jeder Computer, der mit dem Internet verbunden wird, ist Teil dieses globalen Netzwerks. Eine Grundlage der Kommunikation im Netzwerk stellen die Protokolle dar, wel- che die Dienste eines Netzwerks bestimmen. Durch die Untersuchung eines Protokolls, bei- spielsweise von POP3 oder SMTP, vertiefen die Lernenden ihr Verständnis des Protokoll- begriffs. Eine Analyse der Protokolle zeigt verschiedene Schwachstellen auf, die ebenfalls Inhalt des Unterrichts werden können (z. B. Mails, die auf dem Server lagern, Log-Files des Servers, Authentifizierung). Der Einsatz einer Simulationssoftware erlaubt handlungsorien- tiertes Lernen und das schulische Rechnernetz sowie der mit dem Internet verbundene häusliche PC bieten vielfältige Möglichkeiten zum realitätsnahen und eigenständigen Arbei- ten.

Ein HTML-Projekt eignet sich in besonderer Weise für eine kompetenzorientierte Unter- richtseinheit, da die Lernenden einfache HTML-Dokumente auf Basis grundlegender HTML- Kenntnisse erstellen und vernetzen können. Dafür nutzen sie online verfügbare Dokumenta- tionen. Beispielsweise kann die Einführung in die Grundlagen des Internets als solches Pro- jekt gestaltet werden.

Von besonderer Bedeutung in der Einführungsphase sind die Grundlagen der Programmie- rung, da für einen kompetenten Umgang mit Systemen zur automatisierten Datenverarbei- tung das Verstehen ihrer Wirkprinzipien sowie die Kenntnis ihrer Grenzen und Möglichkeiten bedeutsam sind. Die Auswahl der Programmiersprache wird im Rahmen der durch Erlass vorgegebenen Möglichkeiten von der Fachkonferenz getroffen.

Programmierung wird als eine Primärerfahrung mit der Informatik verstanden, die eine Schlüsselrolle für das Verständnis informatischer Grundbegriffe darstellt. Die Lernenden eig- nen sich bei der Bearbeitung vielfältiger Problemstellungen für die Informatik typische Model- lierungs- und Problemlösekompetenzen an. In diesem Zusammenhang bieten sich zahlrei- che Möglichkeiten, die zugrundeliegenden informatischen Konzepte anwendungsbezogen und problemorientiert anhand konkreter, anschaulicher Problemstellungen – z. B. aus den Kontexten Kryptologie, Kommunikation im Netz, Simulation technischer Geräte, Grafik, Spie- le oder Roboter – zu erarbeiten. Die erworbenen Programmierkenntnisse können in einem der beiden Themenfelder Programmierprojekt oder Kryptologie vertieft werden.

E.1 Internetprotokolle 

• Rechnernetze: 
• Rechnernetze als Vorstufe des Themas Internet
• Aufbau und Bestandteile
• Funktion von Komponenten 
• Grundlagen des Internets: 
• IP-Adresse
• Domain Name System (DNS)
• TCP/IP-Referenzmodell
• Protokollstack TCP/IP 
• Client-Server-Architektur: 
• Client
• Server
• Dienst
• Protokoll
• Sicherheitsaspekte 

E.2 HTML-Projekt 

• Hypertext Markup Language (HTML):
• HTML-Grundgerüst
• grundlegende HTML-Elemente
• öffnende und schließende Tags
• Attribute und Attributwerte
• Hyperlinks
• Formulare
• Versand der Eingabedaten 
• Struktur von HTML-Dokumenten: 
• Dokumentbaum
• Schachtelung
• Block- und Inline-Elemente
• Cascading Style Sheets (CSS):
• Selektoren
• grundlegende CSS-Attribute
• Boxmodell 
• Projektarbeit: 
• Arbeitsteilung
• Absprachen und Termine 
• Einhalten von Vereinbarungen
• Zusammenführen der Arbeitsergebnisse zu einem Produkt
• Veröffentlichung im Internet
• Beachtung des Datenschutz- und Urheberrechtsgesetzes 

E.3 Grundlagen der Programmierung 

Konsolenprogramme allein werden den Anforderungen an einen allgemeinbildenden Informatikunterricht nicht gerecht. Die Programmiersprache wird als Mittel zum Zweck verstanden und steht nicht im Vordergrund des Unterrichts. Neue Sprachelemente werden nur dann eingeführt, wenn sie zur Implementierung erforderlich sind. Es wird eine objektorientierte Programmiersprache eingesetzt, aber die objektorientierte Modellierung in der Einführungsphase nicht thematisiert. 

• grafische Benutzeroberflächen und ereignisgesteuerte Programmierung: 
• Fenster
• Label
• Textfeld 
• Button 
• einfache Datentypen:
• Integer
• Double
• Char
• Boolean
• Variablen
• Operationen
• logische Ausdrücke
• Typkonvertierungen 
•  Modellierung und Implementierung einfacher Algorithmen bezogen auf die genannten Kontexte: 
• Anweisung
• Kontrollstrukturen
• Struktogramme 
• strukturierte Datentypen mit Operationen und Relationen: 
• Zeichenkette (String)
• Feld (Array) 
• Modularisierung: 
• Funktionen
• Prozeduren
• Parameter 

E.4 Programmierprojekt 

Das Programmierprojekt kann ein Thema aufgreifen, welches im bisherigen Unterricht angesprochen wurde. Mögliche Themen sind: 

• Erstellung einer Internetapplikation 
• Programmierung eines Roboters 
• Entwicklung eines (Netzwerk-)Spiels 
• Programmierung eines Smartphones 

E.5 Kryptologie 

• einfache kryptologische Verfahren: 
• symmetrische Verschlüsselungsverfahren
• Substitution
• Transposition
• Bewertung der Verfahren unter dem Aspekt Sicherheit
• Modellierung und Implementierung eines Verfahrens 
• asymmetrische Verschlüsselungsverfahren: 
• Schlüsseltausch nach Diffie-Hellman 
• Grundlagen von RSA und digitaler Signatur