Strukturieren und Vernetzen

mit dem Schulnetz (zum Beispiel Homeverzeichnis, Tauschverzeichnis, mobile Datenträger, Netzwerkdrucker) zielorientiert arbeiten Dateien und Bezeichner (zum Beispiel für Variablen, Unterprogramme) aussagekräftig benennen Beziehungen zwischen Daten/Objekten (zum Beispiel Hierarchien in Verzeichnisbäumen oder Stammbäumen, die Struktur des Internets, Verkehrsnetz als Graph) erkennen und erläutern gleichartige Daten in geeigneten Datenstrukturen zusammenfassen (zum Beispiel Namensliste einer Klasse, Pixel einer Rastergrafik etc.) Handlungsschritte chronologisch ordnen (auch aufgrund von kausalen Zusammenhängen) Teillösungen zur Lösung des Gesamtproblems nutzen Schnittstellen für Teilbereiche definieren, die unabhängig voneinander bearbeitet werden (zum Beispiel Gruppenarbeit, Protokolle bei Client-Server, Parameter und Rückgabewerte bei Unterprogrammen) textuelle und grafische Modellierungssprachen zur Beschreibung und Entwicklung von Strukturen und Prozessen verwenden ihre eigenen Arbeitsprozesse in Projekten planen und strukturieren, auf Abweichungen reagieren und den Verlauf dokumentieren

Modellieren und Implementieren

die für die Problemstellung relevanten Informationen herausarbeiten und fehlende beziehungsweise ergänzende Informationen beschaffen für (Teil‑)Abläufe notwendige Eingabedaten und Ergebnisse beschreiben und in Form von Testfällen formalisieren vorliegende Informationen für die Lösung geeignet aufbereiten (zum Beispiel durch Filtern, Reduktion, Kategorisieren) charakteristische und verallgemeinerbare Bestandteile herausarbeiten (Abstraktion) relevante Abläufe, Daten, Komponenten und ihre Beziehungen in informatischen Modellen darstellen passende Komponenten, Strukturen und Lösungsstrategien für gegebene Problemstellungen auswählen und adaptieren geeignete Programme und Hilfsmittel zur grafisch gestützten Modellierung einsetzen unterschiedliche Perspektiven in die Entwicklung einer Lösung miteinbeziehen Strukturen und Abläufe in einer Programmiersprache implementieren geeignete Codebausteine aus verschiedenen Quellen auswählen, gegebenenfalls adaptieren und in eigene Programme einbauen und dabei rechtliche Rahmenbedingungen berücksichtigen Programme gezielt gegen vorab formulierte Testfälle testen Fehler in der Implementierung systematisch aufspüren und beheben die Angemessenheit von Lösungen und die erreichten Resultate bewerten

Kommunizieren und Kooperieren

fachspezifische Schreib- und Notationsweisen verwenden Sachverhalte, eigene Ideen, Lösungswege und Ergebnisse zielgruppenorientiert und unter Beachtung der informatischen Terminologie erläutern und strukturiert darstellen eigenen und fremden Programmcode in geeigneter Weise kommentieren und dokumentieren vorhandene Dokumentationen und kommentierten Programmcode lesen und verstehen arbeitsteilig als Team ihre Aufgaben planen, strukturieren, ausführen, reflektieren und präsentieren zielorientiert auf einer vorhandenen Infrastruktur kommunizieren und geeignete digitale Werkzeuge zum kollaborativen Arbeiten verwenden in Erarbeitung, Kooperation und Darstellung alltagsrelevante rechtliche Regelungen befolgen und verantwortungsvoll mit eigenen und fremden personenbezogenen Daten umgehen charakteristische Merkmale verschiedener Kommunikationsformen (Mensch-Mensch, Mensch-Maschine, Maschine-Maschine) auf Gemeinsamkeiten und Unterschiede analysieren und deren gesellschaftliche Auswirkungen bewerten Sicherheitsaspekte bei ihrem Kommunikationsverhalten berücksichtigen und die gesellschaftliche Relevanz von verschlüsselter Kommunikation reflektieren Aspekte von Toleranz und Akzeptanz von Vielfalt im Kontext informatischer Fragestellungen diskutieren

Analysieren und Bewerten

durch Analyse (zum Beispiel „gezieltes Anwenden“/Blackbox oder auch Codebetrachtung/Whitebox) Erkenntnisse über das Verhalten von informatischen Systemen gewinnen informatische Modelle mit der jeweiligen Realsituation vergleichen unterschiedliche Lösungsansätze und Vorgehensweisen miteinander vergleichen und bewerten Optimierungsbedarf ermitteln und gegebenenfalls Lösungswege optimieren Kenntnisse über den inneren Ablauf informatischer Systeme im Alltag nutzen Einsatzbereiche und Grenzen von Modellen erkennen Entscheidungen auf der Grundlage informatischen Sachverstands treffen und diese sachgerecht begründen Auswirkungen von Computersystemen auf Gesellschaft, Berufswelt und persönliches Lebensumfeld aus verschiedenen Perspektiven bewerten im Zusammenhang einer digitalisierten Gesellschaft einen eigenen Standpunkt zu ethischen Fragen in der Informatik einnehmen und ihn argumentativ vertreten

Klassen 9/10 (Brückenkurs)

die Überführung von Zahlen zwischen ihrer Darstellung im Hexadezimalzahlsystem, Binärsystem und Dezimalsystem durchführen Verfahren zur Datenreduktion beziehungsweise verlustbehafteten Datenkompression (zum Beispiel Verringerung von Farbtiefe, Auflösung, Samplingtiefe, Samplingrate) beschreiben die Lauflängencodierung als Beispiel für ein verlustfreies Datenkompressionsverfahren erläutern und an einem Beispiel händisch durchführen (zum Beispiel Kompression von s/w-Bildern) Einsatzbereiche und Beispiele für verlustbehaftete und verlustfreie Datenkompressionsverfahren nennen (zum Beispiel Kompression von Videos, Grafiken, Musik, Programmcode oder Textdokumenten)

Klassen 11/12 (Basisfach) · Bitebene

negative Zahlen in ihrer Einerkomplement- und Zweierkomplementdarstellung angeben und interpretieren Addition und Subtraktion von Binärzahlen in Zweierkomplementdarstellung schriftlich durchführen und das Ergebnis interpretieren Einschränkungen beim Rechnen mit endlicher Stellenzahl erläutern (zum Beispiel Overflow, Genauigkeit) Merkmale von Codes (unter anderem Umkehrbarkeit, Präfixfreiheit, feste/variable Bitlänge) erläutern das Huffmanverfahren als Beispiel für ein verlustfreies Datenkompressionsverfahren erläutern und die Codierung durch Erzeugung eines Huffmanbaums sowie Decodierung von Hand durchführen

Klassen 11/12 (Basisfach) · Datenstrukturen

einfach verkettete Listen als Beispiel einer linearen Struktur und Grundoperationen (zum Beispiel Einfügen, Löschen) implementieren Binärbäume als Beispiel einer Baumstruktur implementieren Graphen in den Repräsentationsformen Adjazenzmatrix und Adjazenzliste beschreiben Begriffe aus der Graphentheorie (unter anderem Knoten, Kanten, Knotengrad, Kreis/Zyklus) und Eigenschaften von Graphen (unter anderem gerichtet/ungerichtet, gewichtet/ungewichtet, zyklisch/azyklisch) verwenden den Abstrakten Datentyp (ADT) Stack beschreiben (LIFO-Prinzip) den Abstrakten Datentyp (ADT) Queue beschreiben (FIFO-Prinzip)

Klassen 11/12 (Basisfach) · Relationale Datenbanksysteme

Komponenten (unter anderem Datenbank, Datenbankschnittstelle, Datenbankverwaltungssystem) und deren Funktionen von Datenbanksystemen beschreiben das relationale Datenbankmodell und wesentliche Begriffe (Entität, Entitätstyp, Attribut, Relation, Kardinalität, Tabelle, Datensatz, Datenfeld) beschreiben die Begriffe Schlüssel, Primärschlüssel und Fremdschlüssel erläutern Ausschnitte der Realität in einem Diagramm (Entity-Relationship-Diagramm oder UML-Klassendiagramm) modellieren ein relationales Datenbankschema in 3. Normalform erstellen, um unerwünschte Redundanzen zu vermeiden und damit das Risiko für Inkonsistenzen zu minimieren Diagramme und relationale Datenbankschemata ineinander überführen ein Datenbankverwaltungsprogramm zur Erstellung und Administration von Datenbanken nutzen Abfragen auf Datenbanken in der Datenbanksprache SQL (Projektion, Selektion und Verbund über WHERE) auch über mehrere Tabellen durchführen Manipulationen auf Datenbanken in der Datenbanksprache SQL (unter anderem Ändern, Einfügen und Löschen) durchführen

Klassen 11/12 (Leistungsfach) · Bitebene

negative Zahlen in ihrer Einerkomplement- und Zweierkomplementdarstellung angeben und interpretieren Addition und Subtraktion von Binärzahlen in Zweierkomplementdarstellung schriftlich durchführen und das Ergebnis interpretieren Einschränkungen beim Rechnen mit endlicher Stellenzahl erläutern (zum Beispiel Overflow, Genauigkeit) die Festkommadarstellung als Beispiel für eine Codierung nichtganzer Zahlen erläutern am Beispiel von Textcodierungen Erweiterungsmöglichkeiten von Codierungen beschreiben (zum Beispiel Biterweiterung, Escapezeichen, Codepages) Merkmale von Codes (unter anderem Umkehrbarkeit, Präfixfreiheit, feste/variable Bitlänge) erläutern das Huffmanverfahren als Beispiel für ein verlustfreies Datenkompressionsverfahren erläutern und die Codierung durch Erzeugung eines Huffmanbaums sowie Decodierung von Hand durchführen das LZW-Verfahren als Beispiel für ein Wörterbuchverfahren erläutern und von Hand durchführen das Konzept von Hashfunktionen und Anforderungen an diese (unter anderem Nichtumkehrbarkeit, Vermeidung von Kollisionen) beschreiben und dieses an Beispielen (zum Beispiel Fingerprint, Integritätsprüfung, ISBN-Prüfsumme) erläutern

Klassen 11/12 (Leistungsfach) · Datenstrukturen

zweidimensionale Arrays in ihrer Implementierung verwenden einfach verkettete Listen als Beispiel einer linearen Struktur und Grundoperationen (zum Beispiel Einfügen, Löschen) implementieren Binärbäume als Beispiel einer Baumstruktur implementieren Graphen in den Repräsentationsformen Adjazenzmatrix und Adjazenzliste beschreiben Begriffe aus der Graphentheorie (unter anderem Knoten, Kanten, Knotengrad, Kreis/Zyklus) und Eigenschaften von Graphen (unter anderem gerichtet/ungerichtet, gewichtet/ungewichtet, zyklisch/azyklisch) verwenden erläutern, dass Bäume spezielle Graphen sind (Begriffe: Wurzel, innerer Knoten, Blatt) das Konzept des Abstrakten Datentyps (unter anderem anhand von Set) erläutern den Abstrakten Datentyp (ADT) Stack mit den Operationen isEmpty, push, pop und top beschreiben (LIFO-Prinzip) und mithilfe einer geeigneten Datenstruktur implementieren den Abstrakten Datentyp (ADT) Queue mit den Operationen isEmpty, enqueue, dequeue und front beschreiben (FIFO-Prinzip) und mithilfe einer geeigneten Datenstruktur implementieren Datenstrukturen zur Modellierung und Lösung ausgewählter Anwendungsfälle (zum Beispiel Straßennetz, Geldflüsse, Freundschaftsbeziehungen in sozialen Netzwerken, Organigramm, To-do-Liste, Klammerausdrücke, Rangierbahnhof) nutzen einen Algorithmus auf Graphen implementieren (unter Verwendung geeigneter Bibliotheken oder Frameworks)

Klassen 11/12 (Leistungsfach) · Relationale Datenbanksysteme

Komponenten (unter anderem Datenbank, Datenbankschnittstelle, Datenbankverwaltungssystem) und deren Funktionen von Datenbanksystemen beschreiben das relationale Datenbankmodell und wesentliche Begriffe (Entität, Entitätstyp, Attribut, Relation, Kardinalität, Tabelle, Datensatz, Datenfeld) beschreiben die Begriffe Schlüssel, Primärschlüssel und Fremdschlüssel erläutern Ausschnitte der Realität in einem Diagramm (Entity-Relationship-Diagramm und UML-Klassendiagramm) modellieren ein relationales Datenbankschema in 3. Normalform erstellen, um unerwünschte Redundanzen zu vermeiden und damit das Risiko für Inkonsistenzen zu minimieren Diagramme und relationale Datenbankschemata ineinander überführen ein Datenbankverwaltungsprogramm zur Erstellung und Administration von Datenbanken nutzen Abfragen auf Datenbanken in der Datenbanksprache SQL (Aggregatfunktion, Gruppierung, Projektion, Selektion und Verbund über WHERE) auch über mehrere Tabellen durchführen Manipulationen auf Datenbanken in der Datenbanksprache SQL (unter anderem Ändern, Einfügen und Löschen) durchführen

Klassen 9/10 (Brückenkurs)

Algorithmen mit den Grundbausteinen Anweisung, Bedingung, Schleife und Verzweigung sowie unter Verwendung von Variablen in einer geeigneten textuellen Programmiersprache implementieren die Datentypen für Ganzzahl, Gleitkommazahl, Wahrheitswert und Zeichenkette beschreiben und anwenden logische Verknpüfungen (UND, ODER, NICHT) in Bedingungen von Schleifen und Verzweigungen verwenden und deren Wahrheitstafeln angeben Zufallszahlen in eigenen Programmen verwenden Unterprogramme – auch mit Parametern und Rückgabewerten – sinnvoll verwenden den Unterschied zwischen verschiedenen Fehlerarten (Compilerfehler/Laufzeitfehler und syntaktisch/semantisch) erläutern vorgegebenen Code auf seine Funktionsweise hin analysieren und dessen Wirkung beschreiben Anpassungen zu vorgegebenem Code implementieren vorgegebene Programmbibliotheken für eigene Programme sinnvoll verwenden Algorithmen entwerfen und implementieren, die Benutzereingaben anfordern und auswerten Programmcode implementieren, der Daten aus Dateien einliest, verarbeitet und in Dateien schreibt (mittels geeigneter Bibliotheken) Arrays zur Speicherung und Verarbeitung von Daten verwenden grundlegende Algorithmen auf Arrays (zum Beispiel Füllen mit Werten, Maximumsuche, Summenbildung, Bubblesort) erläutern und implementieren Strategien (zum Beispiel Debugger, schrittweise Ausführung, Logging) anwenden, um das Verhalten von Programmcode zur Laufzeit zu beobachten ein interaktives Programm (zum Beispiel App, Webanwendung, Desktopanwendung) mit einer einfachen grafischen Benutzerschnittstelle (zum Beispiel mit Buttons, Texteingabe und Ausgabe) implementieren, je nach Sprache unter Verwendung geeigneter (didaktischer) Toolkits und/oder GUI-Builder

Klassen 11/12 (Basisfach) · Strukturierte und objektorientierte Programmierung

die Begriffe Variable, Bezeichner, Datentyp, Wert, Deklaration, Initialisierung, Wertzuweisung und Gültigkeitsbereich erläutern primitive Datentypen für ganzzahlige Werte, Gleitkommawerte und boolesche Werte unter Beachtung ihres Wertebereichs verwenden implizite und explizite Typumwandlungen (type casts) zur Konvertierung von Werten unterschiedlicher Datentypen ineinander verwenden und dabei auftretende Probleme beschreiben Operationen auf Zeichenketten durchführen (unter anderem Verketten) eigene Klassendefinitionen mit Attributen und Methoden implementieren Referenzvariablen/Referenztypen mit primitiven Variablen / primitiven Datentypen vergleichen Methoden mit und ohne Rückgabewert sowie mit und ohne Parameter implementieren und den Begriff der Methodensignatur erläutern die Funktion von Zugriffsmodifikatoren (public, private, protected) erläutern und diese verwenden die Kapselung von Attributen und Methoden (Geheimnisprinzip) erläutern und in eigenen Implementierungen verwenden (unter anderem Zugriff auf Attribute über Zugriffsmethoden) die Rolle von Konstruktoren beim Erzeugen von Instanzen einer Klasse (Objekten) erläutern und diese implementieren das Konzept der Vererbung erläutern und in Modellierungen und Implementierungen anwenden Algorithmen in den Notationsformen Nassi-Shneiderman-Diagramm und Pseudocode darstellen und interpretieren UML-Klassendiagramme mit Vererbung und Assoziation (auch rekursiv) entwerfen und zur Modellierung nutzen ihren Programmcode nach gängigen Standards kommentieren und dazu vorhandene Hilfsmittel der Entwicklungsumgebung nutzen Dokumentationen zu gegebenem Quellcode und Bibliotheken nutzen

Klassen 11/12 (Basisfach) · Algorithmen auf Datenstrukturen

die lineare Suche auf Array und Liste implementieren die binäre Suche auf sortierten Arrays implementieren Breitensuche und Tiefensuche auf Bäumen beschreiben elementare vergleichsbasierte Sortierverfahren (Bubblesort, Selectionsort, Insertionsort) beschreiben, händisch durchführen und eines davon implementieren ein höheres vergleichsbasiertes rekursives Sortierverfahren (zum Beispiel Mergesort, Quicksort) beschreiben Sortierverfahren hinsichtlich der Eigenschaften Laufzeit (in O-Notation), Speicherbedarf und Stabilität vergleichen und die Begriffe best case, worst case und average case erläutern einen Algorithmus zur Lösung des Problems des kürzesten Pfades (zum Beispiel Dijkstra) beschreiben und an Beispielen von Hand durchführen

Klassen 11/12 (Basisfach) · Rekursion

zu geeigneten Problemstellungen (zum Beispiel Türme von Hanoi, Baumtraversierung) rekursive Algorithmen unter Angabe von Rekursionsschritt und Rekursionsbasis entwerfen und von Hand durchführen das Divide-and-Conquer-Prinzip an geeigneten Problemstellungen erläutern rekursive Algorithmen zu unterschiedlichen Problemstellungen (zum Beispiel Fakultätsfunktion, Fibonacci-Zahlen, Kochsche Schneeflocke) implementieren

Klassen 11/12 (Leistungsfach) · Strukturierte und objektorientierte Programmierung

die Begriffe Variable, Bezeichner, Datentyp, Wert, Deklaration, Initialisierung, Wertzuweisung und Gültigkeitsbereich erläutern primitive Datentypen für ganzzahlige Werte, Gleitkommawerte und boolesche Werte unter Beachtung ihres Wertebereichs verwenden implizite und explizite Typumwandlungen (type casts) zur Konvertierung von Werten unterschiedlicher Datentypen ineinander verwenden und dabei auftretende Probleme beschreiben Operationen auf Zeichenketten (unter anderem Vergleichen, Verketten, Zugriff auf einzelne Zeichen, Umwandlung in Zahlen) durchführen eigene Klassendefinitionen mit Attributen und Methoden implementieren Referenzvariablen/Referenztypen mit primitiven Variablen / primitiven Datentypen vergleichen mögliche Ursachen und Auswirkungen von Nullpointerfehlern erläutern Methoden mit und ohne Rückgabewert sowie mit und ohne Parameter implementieren und den Begriff der Methodensignatur erläutern die Funktion von Zugriffsmodifikatoren (public, private, protected) erläutern und diese verwenden die Kapselung von Attributen und Methoden (Geheimnisprinzip) erläutern und in eigenen Implementierungen verwenden (unter anderem Zugriff auf Attribute über Zugriffsmethoden) den Unterschied zwischen Objektattributen/Objektmethoden und Klassenattributen/Klassenmethoden erklären den Lebenszyklus von Objekten (unter anderem Instanziierung, Verwendung, Zerstörung) beschreiben die Rolle von Konstruktoren beim Erzeugen von Instanzen einer Klasse (Objekten) erläutern und diese implementieren generische Datentypen bei der Instanziierung vorgegebener Klassen verwenden sprachliche Mittel zur Sammlung gleichartiger Objekte (Collection) und zum Durchlaufen aller Elemente der Sammlung (zum Beispiel Iteration, foreach, Lambdaausdrücke etc.) nutzen das Konzept der Vererbung erläutern und in Modellierungen und Implementierungen anwenden das Prinzip der Polymorphie erläutern und anwenden und dabei auch sichere class casts verwenden abstrakte Klassen und abstrakte Methoden nutzen Algorithmen in den Notationsformen Nassi-Shneiderman-Diagramm und Pseudocode darstellen und interpretieren UML-Klassendiagramme mit Vererbung und Assoziation (auch rekursiv) entwerfen und zur Modellierung nutzen ihren Programmcode nach gängigen Standards kommentieren und dazu vorhandene Hilfsmittel der Entwicklungsumgebung nutzen Dokumentationen zu gegebenem Quellcode und Bibliotheken nutzen

Klassen 11/12 (Leistungsfach) · Algorithmen auf Datenstrukturen

die lineare Suche auf Array und Liste implementieren die binäre Suche auf sortierten Arrays implementieren Inorder‑, Postorder- und Preorder-Traversierung auf Binärbäumen händisch durchführen und Anwendungsbeispiele nennen Breitensuche und Tiefensuche auf Bäumen beschreiben und implementieren elementare vergleichsbasierte Sortierverfahren (Bubblesort, Selectionsort, Insertionsort) beschreiben, händisch durchführen und implementieren höhere vergleichsbasierte rekursive Sortierverfahren (Mergesort, Quicksort) beschreiben, händisch durchführen und eines davon implementieren ein nicht-vergleichsbasiertes Verfahren (zum Beispiel Bucketsort, Countingsort, Radixsort, …) beschreiben Sortierverfahren hinsichtlich der Eigenschaften Laufzeit (in O-Notation), Speicherbedarf und Stabilität vergleichen und die Begriffe best case, worst case und average case erläutern Breitensuche und Tiefensuche auf Graphen beschreiben, auf reale Problemstellungen anwenden und händisch durchführen einen Algorithmus (zum Beispiel Prim, Kruskal) zur Bestimmung eines Minimum Spanning Tree und einen zur Lösung des Problems des kürzesten Pfades (zum Beispiel Dijkstra, Bellman-Ford) beschreiben und an Beispielen von Hand durchführen erläutern, dass nicht bekannt ist, ob für jedes Problem eine in Polynomialzeit berechenbare Lösung existiert, und können dafür Beispiele angeben Strategien (zum Beispiel Greedy) zur Bestimmung von Näherungslösungen in polynomieller Laufzeit beschreiben und an geeigneten Problemstellungen (zum Beispiel 4-Farben-Problem, Dominating Sets) von Hand durchführen

Klassen 11/12 (Leistungsfach) · Rekursion

zu geeigneten Problemstellungen (zum Beispiel Türme von Hanoi, Baumtraversierung) rekursive Algorithmen unter Angabe von Rekursionsschritt und Rekursionsbasis entwerfen und von Hand durchführen das Divide-and-Conquer-Prinzip an geeigneten Problemstellungen erläutern rekursive Algorithmen zu unterschiedlichen Problemstellungen (zum Beispiel Fakultätsfunktion, Fibonacci-Zahlen, Kochsche Schneeflocke) implementieren Rekursionsabläufe darstellen (unter anderem am call stack, Baum) iterative Algorithmen und rekursive Algorithmen zur Lösung derselben Problemstellung vergleichen (unter anderem hinsichtlich Laufzeit) und bewerten das Prinzip des Backtrackings anhand einer geeigneten Problemstellung (zum Beispiel Acht-Damen-Problem, Magische Quadrate, Zyklensuche) erläutern

Klassen 9/10 (Brückenkurs)

den grundlegenden Aufbau eines lokalen Rechnernetzes und die Rolle seiner Komponenten (Endgerät, Verbindung, Verteiler) erklären die Notwendigkeit einer eindeutigen Adressierung zur Kommunikation in Netzen erläutern und hierfür Beispiele nennen (IP-Adresse und zum Beispiel Handynummer, E-Mail-Adresse) das Prinzip der Namensauflösung (DNS und zum Beispiel Kontaktliste, Telefonbuch) erläutern ein lokales Rechnernetz mit DNS und Webserver in einer geeigneten Simulationsumgebung entwerfen und untersuchen Schemata beschreiben, mit denen eine Unterscheidung von Adressen in Netzwerken nach lokal/global möglich ist (zum Beispiel Subnetzmaske in IP-Netzen, Vorwahl im Telefonnetz, Länderkennung bei Postanschrift) das Problem des Routings zwischen Netzen erläutern und in einer geeigneten Simulationsumgebung ein Routingszenario durchführen

Klassen 11/12 (Basisfach)

Aufbau, Funktionsweise (unter anderem Befehlszyklus) und Komponenten (unter anderem Adressbus, Datenbus, Rechenwerk, Register, Steuerwerk, Speicherwerk) einer Von-Neumann-Modellmaschine beschreiben Mikroprogramme für Assemblerbefehle (zum Beispiel ADD, SUB, JMP) in einer Simulationsumgebung implementieren

Klassen 11/12 (Leistungsfach)

aus logischen Gattern (unter anderem AND, OR, XOR, NOT) Schaltnetze entwerfen, diese untersuchen und ihre Wahrheitstafeln ermitteln Aufbau und Funktion von Halbaddierer und Volladdierer beschreiben und daraus in einer Simulationsumgebung einen Mehrbitaddierer erstellen Aufbau und Funktion eines bistabilen Bauteils (zum Beispiel Latch, Flipflop) als Beispiel für einen 1-Bit-Speicher beschreiben und in einer Simulationsumgebung SR-Latch und D-Latch erstellen Begriffe der booleschen Algebra (boolescher Wert, Verknüpfungen, Basis) erklären Boolesche Terme mithilfe der Rechengesetze (unter anderem De Morgan’sche Regeln) in eine vereinfachte Darstellung überführen Boolesche Funktionen in disjunktiver Normalform (DNF) und konjunktiver Normalform (KNF) angeben, auch kanonisch Boolesche Funktionen in bis zu vier Variablen mithilfe von KV-Diagrammen in Minimalform überführen Aufbau, Funktionsweise (unter anderem Befehlszyklus) und Komponenten (unter anderem Adressbus, Datenbus, Rechenwerk, Register, Steuerwerk, Speicherwerk) einer Von-Neumann-Modellmaschine beschreiben Mikroprogramme für Assemblerbefehle (zum Beispiel ADD, SUB, JMP) in einer Simulationsumgebung implementieren Assembler-Programme für eine Von-Neumann-Modellmaschine (zum Beispiel Multiplikation natürlicher Zahlen) in einer Simulationsumgebung implementieren das Prinzip der paketorientierten Übertragung (unter anderem Adressierung, Segmentierung) erläutern das Zusammenwirken von Protokollschichten (unter anderem am Beispiel von TCP/IP) am vereinfachten Schichtenmodell (Netzwerkschicht, Vermittlungsschicht, Transportschicht, Anwendungsschicht) erläutern den Kommunikationsablauf über ein Protokoll (unter anderem TCP mit Verbindungsaufbau und ‑abbau) in einem Sequenzdiagramm darstellen

Klassen 9/10 (Brückenkurs)

das Vigenère-Verfahren erklären und durchführen Transpositionsverfahren (zum Beispiel Skytale), monoalphabetische Substitution und polyalphabetische Substitution vergleichen eine grundlegende Angriffsstrategie auf das Vigenère-Verfahren erklären und an einfachen Beispielen durchführen das One-Time-Pad-Verfahren erklären und begründen, dass es sich um ein absolut sicheres Verschlüsselungsverfahren handelt erläutern, dass die Sicherheit von Verschlüsselungsverfahren nicht von der Geheimhaltung des Algorithmus abhängen darf (Kerckhoffs’sches Prinzip) Anwendungsbereiche beschreiben, in denen Verschlüsselung eingesetzt wird (zum Beispiel verschlüsselte Speicherung von Daten, Kommunikation über https oder Messenger) eine aktuell eingesetzte Technologie erläutern, mit der personenbezogene Daten gesammelt werden (zum Beispiel Webtracking, Cookies, Geodaten) Möglichkeiten erläutern, um das Sammeln personenbezogener Daten einzuschränken (zum Beispiel anonymes Surfen, Rechteverwaltung von Apps, Standortfreigabe) das Konzept der asymmetrischen Verschlüsselung (privater/öffentlicher Schlüssel) erklären

Klassen 11/12 (Basisfach)

asymmetrische und symmetrische Verschlüsselung vergleichen (Schlüsselverwaltung, Schlüsseltausch, Geschwindigkeit) erklären, wie Nachrichten mit asymmetrischer Verschlüsselung signiert werden können erläutern, dass die Sicherheit asymmetrischer Kryptoverfahren auf Einwegfunktionen basiert, für die ausschließlich Angriffe mit exponentieller Laufzeit bekannt sind Kryptographische Ziele (Geheimhaltung, Authentifizierung, Integritätssicherung) erläutern Anwendungsbereiche von Public-Key-Infrastrukturen beschreiben (zum Beispiel digitaler Personalausweis, Transportverschlüsselung, Mailverschlüsselung) und im Hinblick auf Sicherheitsaspekte bewerten Maßnahmen zur Gewährleistung von Datensicherheit und Datenschutz beim Einsatz von Informatiksystemen erläutern Szenarien bewerten, in denen Daten massenweise erhoben, gespeichert und weiterverarbeitet werden

Klassen 11/12 (Leistungsfach)

asymmetrische und symmetrische Verschlüsselung vergleichen (Schlüsselverwaltung, Schlüsseltausch, Geschwindigkeit) erklären, wie Nachrichten mit asymmetrischer Verschlüsselung signiert werden können erläutern, dass die Sicherheit asymmetrischer Kryptoverfahren auf Einwegfunktionen basiert, für die ausschließlich Angriffe mit exponentieller Laufzeit bekannt sind spezielle Anforderungen an kryptologische Hashfunktionen und Anwendungen in der Kryptologie erläutern (zum Beispiel Fingerprint, Signatur, Passworthashes) Kryptographische Ziele (Geheimhaltung, Authentifizierung, Integritätssicherung) und ihre Umsetzung mit kryptographischen Methoden (Chiffren, Signaturen, Hashfunktionen) erläutern Anwendungsbereiche von Public-Key-Infrastrukturen beschreiben (zum Beispiel digitaler Personalausweis, Transportverschlüsselung, Mailverschlüsselung) und im Hinblick auf Sicherheitsaspekte bewerten erläutern, dass digitale Zertifikate auf Vertrauensmodellen (zum Beispiel hierarchisches Modell, Web of Trust) basieren Angriffe auf Informatiksysteme beschreiben (zum Beispiel SQL-Injections auf Datenbanksysteme, DDOS auf Netzwerkinfrastrukturen oder Phishing auf Zugangskontrollsysteme) Maßnahmen zur Gewährleistung von Datensicherheit und Datenschutz beim Einsatz von Informatiksystemen erläutern Szenarien bewerten, in denen Daten massenweise erhoben, gespeichert und weiterverarbeitet werden

Klassen 11/12 (Basisfach)

Anwendungsbereiche beschreiben, in denen Automatenmodelle eingesetzt werden einen endlichen Automaten mit und ohne Ausgabe (unter anderem Mealy-Automat als Zustandsdiagramm) zur Modellierung von Abläufen verwenden zu einem endlichen Automaten die Darstellungsformen Zustandsdiagramm und Zustandsübergangstabelle ineinander überführen Einsatzbereiche für endliche Automaten (zum Beispiel Substringproblem, GUI, zustandsbasierte Protokolle) erläutern

Klassen 11/12 (Leistungsfach)

Anwendungsbereiche beschreiben, in denen formale Sprachen und Automatenmodelle eingesetzt werden die Definition einer formalen Sprache erläutern den Unterschied zwischen Semantik und Syntax einer formalen Sprache erläutern Syntaxdiagramme unter Verwendung von Terminalsymbolen und Nichtterminalsymbolen zur Beschreibung einer formalen Sprache entwerfen eine Grammatik unter Verwendung von Terminalsymbolen, Nichtterminalsymbolen, Startsymbol und Produktionsregeln (auch unter Verwendung von EBNF) zur Beschreibung einer formalen Sprache angeben für verschiedene Sprachtypen überprüfen, ob ein Wort einer formalen Sprache angehört (Wortproblem), eine Ableitung für ein Wort der Sprache angeben und Wörter der Sprache angeben einen endlichen Automaten mit und ohne Ausgabe (unter anderem Mealy-Automat als Zustandsdiagramm) zur Modellierung von Abläufen verwenden zu einem endlichen Automaten die Darstellungsformen Zustandsdiagramm und Zustandsübergangstabelle ineinander überführen die Definition einer regulären Sprache erläutern reguläre Sprachen durch deterministische endliche Automaten (DEA), reguläre Grammatiken und reguläre Ausdrücke beschreiben die Grenzen regulärer Sprachen erläutern die Definition einer kontextfreien Sprache angeben kontextfreie Sprachen durch Kellerautomaten und kontextfreie Grammatiken beschreiben Grenzen kontextfreier Sprachen erläutern Einsatzbereiche für reguläre Automaten (zum Beispiel Substringproblem, GUI, zustandsbasierte Protokolle) und Kellerautomaten (Parsen von Klammersprachen) erläutern

Klassen 11/12 (Basisfach)

Aspekte des Projektmanagements (unter anderem Projekt, Projektauftrag, Projektphasen, Anforderungen, Abnahme) und ein Vorgehensmodell (zum Beispiel agiles Vorgehen, iterativ, Wasserfallmodell) erklären einen Projektentwurf erstellen und Anforderungen an das Projekt in geeigneter Form (zum Beispiel Lastenheft, Pflichtenheft, User Stories, Systemfunktionen) beschreiben, ein (Teil‑)Projekt durchführen und einen Prototyp erstellen

Klassen 11/12 (Leistungsfach)

Aspekte des Projektmanagements (unter anderem Projekt, Projektauftrag, Projektphasen, Anforderungen, Abnahme) und ein Vorgehensmodell (zum Beispiel agiles Vorgehen, iterativ, Wasserfallmodell) erklären Vorgehensweisen und Herausforderungen bei der kollaborativen Softwareentwicklung (zum Beispiel Nutzung von Bibliotheken und APIs, Versionsverwaltung, Bereitstellung selbst erstellter Bibliotheken, Bugtracking, Updates) beschreiben Methoden testgetriebener oder testgestützter Entwicklung beschreiben und verwenden einen Projektentwurf erstellen und Anforderungen an das Projekt in geeigneter Form (zum Beispiel Lastenheft, Pflichtenheft, User Stories, Systemfunktionen) beschreiben, ein (Teil‑)Projekt durchführen und einen Prototyp erstellen