Didaktik der Informatik:
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Berlin ; Boston
De Gruyter Oldenbourg
[2016]
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Inhalt
V Vorwort
VII Inhalt
X Liste der Unterrichtsbeispiele
1 Einleitung----1
2 Der didaktische Rahmen-------6
2.1 Bildungsziele und Fachdidaktik----6
2.2 Die Definition von Allgemeinbildung---9
2.3 Konstruktivismus als Lerntheorie und Richtschnur im Unterricht-14
2.4 Fundamentale Ideen zur Strukturierung des Unterrichts und des
Lernprozesses-----16
2.5 Standards und Kompetenzmodelle als überprüfbare
Aufgabenkataloge-----21
2.6 Anforderungen an einen aktuellen Satz Fundamentaler Ideen----22
2.7 Fundamentale Ideen der Schulinformatik----23
2.7.1 Algorithmisierbarkeit----27
2.7.2 Modellierbarkeit-----29
2.7.3 Kontextualisierbarkeit----30
2.7.4 Digitalisierbarkeit--32
2.7.5 Vernetzbarkeit----34
2.7.6 Realisierbarkeit--35
2.8 Der Filter der Allgemeinbildung---37
2.9 Kompetenzbereiche der Schulinformatik-----39
2.10 Informatik als technisches Fach---44
2.11 Fundamentale Ideen als Grqndlage für die
Unterrichtsgestaltung----48
3 Informatik und Gesellschaft---50
3.1 Das Bild der Informatik---50
3.2 Gesellschaftliche Folgen von Informatiksystemen---56
3.3 Datenbanksysteme-----64
3.3.1 SQL als Abfragesprache-----64
3.3.2 Zur Entwicklung von Datenmodellen-----66
3.3.3 Beispiele zum Unterricht mit Datenbanken----69
3.4 Netze-----73
3.4.1 Netzwerke-----73
3.4.2 Codes und Verschlüsselung-----74
3.4.3 Technische Grundlagen von Netzwerken------75
VIII ----- Inhalt
3.4.4 Algorithmen auf Graphen---81
3.4.5 Maschineniernen und Neuronale Netze-----82
4 Informatische Grundlagen----88
4.1 Systeme-----88
4.2 Modelle-----89
4.2.1 Modellierung----89
4.2.2 Der Zweck der Modellbildung----95
4.2.3 Modelltypen und informatische Begriffsbildung--98
4.2.4 Modellierungsbeispiel: Die elektronische Patientenakte ePA-99
4.3 Syntax-----104
4.3.1 Syntax in Programmiersprachen-----105
4.3.2 Syntax in Anwendungen-----107
4.3.3 Syntax eigener Programmiersprachen----108
4.4 Codes------109
4.5 Technische Informatik---117
4.5.1 Wozu technische Informatik?----118
4.5.2 Einfache Schaltnetze---119
4.5.3 Realisierung von Mealyautomaten-----122
4.5.4 Programmierbare Rechenwerke-------128
4.6 Nebenläufige Prozesse---132
4.6.1 Synchronisation mit gegenseitigem Ausschluss---135
4.6.2 Synchronisation durch Kooperation---137
4.6.3 Notation von nebenläufigen Prozessen----139
4.7 Grenzen von Informatiksystemen----144
4.7.1 Numerische Grenzen-----145
4.7.2 Zeitliche Grenzen---145
4.7.3 Modellierungsgrenzen----146
4.7.4 Ethische und moralische Grenzen---148
4.7.5 Grenze der Algorithmisierbarkeit--149
5 Programmieren-----153
5.1 Was bedeutet Programmieren?----153
5.2 Die Automatisierung realer Miniwelten---157
5.2.1 Technische Systeme-----158
5.2.2 Die Rekonstruktion technischer Systeme--159
5.3 Fortgesetzter Programmierunterricht---165
5.3.1 Beobachtungen aus der Praxis---165
5.3.2 Der Übergang zum selbstständigen Programmieren----169
5.3.3 Aufgaben für Fortgeschrittene und Bottom-Up- / Top-Down-
Entwicklung---172
Inhalt ----- IX
5.3.4 Programmieren als persönliche Ausdrucksmöglichkeit----174
5.4 Programmierparadigmen------176
5.5 Weshalb Objektorientierte Programmierung?----177
5.5.1 OOP und schulische Anforderungen-----177
5.5.2 Klassen-vs. Prototypen-A/lodell--179
5.6 Visuelle Programmiersprachen-----184
5.7 Beispiele---186
6 Methodik-----191
6.1 Fachbezogene Methodik------191
6.2 Informatik im Kontext----192
6.3 Offene Aufgaben und Selbstdifferenzierung----201
6.4 Bewertung von offenen Aufgaben-----203
6.5 Öffnung von Aufgaben-----205
6.5.1 Öffnung von Aufgaben mit präzise definiertem Zielprodukt--206
6.5.2 Öffnung des Unterrichts durch Unterrichtsprojekte--208
6.5.3 Ergebnisse offener Aufgaben teilen---210
6.6 Produktorientierung und Realisierung----211
6.7 Teamarbeit-----215
6.8 Zwei ausführliche Beispiele---219
6.8.1 Beispiel: „Alarm auf dem Bauernhof“-----220
6.8.2 Beispiel: „Bildkompression“---223
6.9 Konzepte erfahrungsbezogen lehren----224
6.10 Instruktion - wenn, dann schüleraktivierend--227
Literaturverzeichnis----231
Index
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