Wahlpflichtfach Informatik
für die Gesamtschule in Nordrhein-Westfalen
Ein Vorschlag für einen schulinternen Lehrplan, angelegt auf die vollständige Abdeckung des Kernlehrplans – mit besonderem Fokus auf praktischen Elementen und Lebensweltbezug im Bereich der Mikrocontroller. Statt Informatik nur am Bildschirm zu denken, entsteht in jedem Jahrgang ein Gerät, das man anfassen kann.
Was hier steht – und was nicht
- Diese Seiten sind ein Vorschlag für einen schulinternen Lehrplan, angelegt auf die vollständige Abdeckung des Kernlehrplans – kein amtliches Dokument und nicht durch eine Fachkonferenz beschlossen.
- Für die inhaltliche Richtigkeit wird keine Haftung übernommen. Wer damit arbeitet, prüft die fachlichen Aussagen und die Passung zum eigenen Kurs selbst.
- Bei der Ausarbeitung wurde mit KI gearbeitet. Konzeption, Entscheidungen und Prüfung liegen bei einer Lehrkraft; die Texte, Tabellen und Modelle sind mit KI-Unterstützung entstanden.
- Die Veröffentlichung erfolgt im privaten Rahmen, falls jemand Interesse daran hat. Es besteht kein Anspruch auf Aktualität, Vollständigkeit oder Weiterpflege.
- Eigene Texte, Tabellen, Abbildungen und CAD-Modelle dieser Seiten stehen unter CC BY-NC 4.0 – Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung. Wer damit arbeitet, darf sie teilen und bearbeiten, solange Hannes Klegrewe genannt wird und keine kommerzielle Verwertung erfolgt.
Warum ein praktischer Zugang
An einer Gesamtschule sitzt in einem Kurs die ganze Bandbreite: Kinder, die abstrakte Modelle mühelos mitdenken, und Kinder, für die ein Begriff erst existiert, wenn er etwas tut. Ein Gerät, das sichtbar reagiert, gibt beiden denselben Gegenstand – und macht Fehler zu etwas Beobachtbarem statt zu etwas Beschämendem.
Ein rein theoretischer Zugang ist nicht falsch – er ist nur voraussetzungsreich. Er verlangt, dass Lernende einem Modell vertrauen, dessen Gegenstand sie nie gesehen haben. Für einen Teil einer Gesamtschulklasse funktioniert das gut. Für einen anderen Teil bleibt Informatik dann eine Sammlung von Wörtern, die man für eine Arbeit lernt und danach vergisst.
Der praktische Weg dreht die Reihenfolge um: Erst entsteht ein Problem, das das Gerät sichtbar nicht löst, dann der Begriff, der es löst. Das ist langsamer in der Einführung und schneller im Behalten. Und es macht die Kompetenzen des Kernlehrplans nicht kleiner – die Nachweise sind dieselben, sie entstehen nur an einem anderen Gegenstand.
Was Kinder dabei lernen
Ein Begriff, der etwas tut
Eine Bedingung ist keine Vokabel, sondern der Grund, warum das Gerät bei Tastendruck reagiert und sonst nicht. Wer die Bedingung falsch setzt, sieht es sofort – am eigenen Aufbau, ohne dass jemand es sagen muss.
Fehler werden untersuchbar
Am Bildschirm ist ein Fehler oft nur eine rote Zeile. Am Gerät wird die Frage konkret: Liegt es am Ablauf, am Aufbau, an der Stromversorgung oder an der Umgebung? Diese Unterscheidung ist eine eigene informatische Kompetenz, und ein realer Aufbau bietet dafür besonders viele Anlässe.
Etwas, das man behält
Am Ende des Jahres steht ein fertiges Gerät auf dem Tisch, das eigene Muster anzeigt und eine verschlüsselte Nachricht verschickt. Das trägt über die Durststrecken eines Schuljahres hinweg, an denen ein Bildschirmprodukt nicht mehr motiviert.
Anschluss an Technik und Beruf
Mikrocontroller stecken in Waschmaschinen, Autos, Heizungen und Spielzeug. Wer einmal selbst einen programmiert hat, sieht in diesen Geräten kein Wunder mehr, sondern Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe – ein Zugang, der bis in die Berufsorientierung trägt.
Zugänge für verschiedene Köpfe
Zeichnen, Stecken, Erklären, Programmieren, Testen: Ein Bauvorhaben bietet mehr Einstiege als eine reine Bildschirmaufgabe. Wer beim Programmieren hängt, kann über das Modell einsteigen – und umgekehrt.
Ohne Voraussetzungen für Familien
Alle Bauteile sind Schulbestand. Es wird nichts vorausgesetzt, was zu Hause vorhanden sein müsste, und die Note hängt an Modell, Test und Begründung – nie an Material oder Geschick.
Verlässliche Quelle des Landes
Dieser Vorschlag ersetzt nichts. Wer eine amtliche Grundlage sucht, findet im Lehrplannavigator des Landes Nordrhein-Westfalen den Kernlehrplan und einen dort vorgeschlagenen schulinternen Lehrplan für das Fach.
Lehrplannavigator NRW · WP Informatik (ab 2023/24), Gesamtschule Übersichtsseite mit Kernlehrplan, Implementationsmaterial und Beispielen (lehrplannavigator.nrw.de) Kernlehrplan WP Informatik Das verbindliche Dokument des Landes, PDF Beispiel für einen schulinternen Lehrplan Der vom Land vorgeschlagene schulinterne Lehrplan als Word-Dokument – die Vorlage, an der sich auch dieser Vorschlag orientiertWeitergabe und Nutzung
Eigene Texte, Tabellen, Abbildungen und CAD-Modelle dieser Seiten stehen unter CC BY-NC 4.0 – Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung. Wer damit arbeitet, darf sie teilen und bearbeiten, solange Hannes Klegrewe genannt wird und keine kommerzielle Verwertung erfolgt. Der volle Lizenztext steht unter Creative Commons Namensnennung – Nicht kommerziell 4.0 International.
Nicht von der Lizenz erfasst sind:
- die wörtlich wiedergegebenen Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans – sie stammen aus dem amtlichen Dokument des Landes Nordrhein-Westfalen und werden hier nur zur Nachweisführung zitiert
- die im 3D-Viewer verwendeten Programmbibliotheken Dritter, die unter ihren eigenen Lizenzbedingungen stehen
Für eine Namensnennung genügt: „Hannes Klegrewe, lernen.hkleg.de, CC BY-NC 4.0“.
Die vier Jahrgänge
Jeder Jahrgang führt mehrere Unterrichtsvorhaben, die von einem gemeinsamen Bauvorhaben getragen werden. Neben jedem Unterrichtsvorhaben steht, womit praktisch gearbeitet wird.
Jahrgang 7
ausgearbeitetBauvorhaben: Mein erstes Gadget — Ein Gerät mit Tastern, 8×8-Leuchtmatrix, Summer und Funkverbindung zu einem zweiten Gerät, untergebracht in einem selbst gedruckten Gehäuse.
- IAlgorithmen als präzise HandlungsvorschriftenRechenkern, zwei Taster und Summer stecken; Reaktionsspiel bauen und Fehler auf einen Schritt zurückführen
- IIInformatiksysteme verstehen: Eingabe, Verarbeitung, AusgabeDenselben Aufbau untersuchen; Programm wechseln, ohne umzustecken
- IIIDaten codieren und grafisch darstellen8×8-Matrix ergänzen; eigene Muster codieren, blind decodieren, Speicherbedarf herleiten
- IVDatenwege und Kommunikation in NetzenZwei Geräte direkt koppeln; ein drittes hört mit
- VInformationen schützen: Codierung, Verschlüsselung und SicherheitVerschlüsselung ins Programm übertragen; derselbe Mithörer scheitert
Jahrgang 8
in ArbeitBauvorhaben: zwei Halbjahresvorhaben — Ausbau um Sensorik: Das Gerät misst, entscheidet und wertet eigene Messreihen aus.
- VIInteraktive Programme entwickelnReaktion auf Eingaben und Ausgaben entwerfen, testen und begründen
- VIIZustände und Automaten modellierenModuswechsel oder Menü des Geräts als Automaten modellieren und mit Testfällen prüfen
- VIIIBenutzbare Anwendungen planen und gestaltenBedienlogik und Menüführung planen, mit Nutzenden testen und begründet überarbeiten
- IXDatenbasierte Entscheidungen und KI verstehenEntscheidungsbaum auf selbst gemessenen, nichtpersonenbezogenen Daten
- XDaten erfassen, strukturieren und auswertenEigene Messreihe erheben, strukturieren, auswerten und ihre Aussagegrenze begründen
Jahrgang 9
in ArbeitBauvorhaben: zwei Halbjahresvorhaben — Übergang zur Textsprache und zu echter Elektronik am Steckbrett: Sensoren, Aktoren und ein Regelkreis.
- XITextbasierte Algorithmen strukturiert entwickelnBekannte Geräteabläufe in Textcode überführen, tracen und debuggen
- XIISichere Kommunikation und asymmetrische Verschlüsselung beurteilenDen offenen Schlüsseltausch aus Jahrgang 7 aufgreifen und lösen
- XIIIDokumente und Websysteme regelgeleitet gestaltenEine lokale Statusseite des Geräts als regelgeleiteten Quelltext planen und prüfen
- XIVEingebettete Informatiksysteme mit Sensoren und Aktoren entwickelnSensor-Aktor-Regelkreis aufbauen; Code-, Verdrahtungs-, Versorgungs- und Umweltfehler trennen
Jahrgang 10
in ArbeitBauvorhaben: ein Jahresvorhaben — Logik auf dem Steckbrett, strukturierte Daten und ein Abschlussprodukt mit Bewertung.
- XVLogische Entscheidungen und Schaltungen modellierenEntscheidungslogik als Wahrheitstabelle und als reale Gatterschaltung aufbauen
- XVIDaten strukturiert speichern, abfragen und schützenNichtpersonenbezogene Gerätedaten modellieren, abfragen und Datenminimierung prüfen
- XVIIProgramme modular entwickeln und testenGewachsenen Gerätecode in Module zerlegen, dokumentieren und mit Randfällen testen
- XVIIIKI-Systeme vertieft untersuchen und bewertenKlassifikation auf eigenen Messdaten; Regel und gelerntes Modell vergleichen
Abdeckung des Kernlehrplans
Der Kernlehrplan für das Wahlpflichtfach Informatik nennt 67 inhaltsbezogene Kompetenzerwartungen in sechs Inhaltsfeldern, verteilt auf zwei Progressionsstufen (bis Ende Jahrgang 8 und bis Ende Jahrgang 10). Ein schulinterner Lehrplan muss nachweisen, dass alle davon in den Unterrichtsvorhaben ihren Ort haben.
Die folgende Übersicht führt alle 67 Kompetenzerwartungen und weist für jede aus, in welchen Unterrichtsvorhaben sie vorgesehen ist. Keine Erwartung bleibt ohne Ort; mehrere Nennungen bedeuten Wiederaufnahme auf höherem Niveau. Der praktische Zugang verkleinert die fachlichen Ansprüche nicht – er verändert den Gegenstand, an dem sie entstehen.
Wichtig für die Einordnung: Die Zuordnung ist für alle vier Jahrgänge vorgenommen, ausgearbeitet ist bisher nur Jahrgang 7. Für die Jahrgänge 8 bis 10 steht damit fest, wo eine Kompetenz ihren Ort hätte – nicht, wie der Unterricht dort aussieht. Und keines der Unterrichtsvorhaben wurde bisher tatsächlich unterrichtet; ein Nachweis im eigentlichen Sinne entsteht erst in der Durchführung.
Information und Daten 15 Kompetenzen
| Kompetenz | Erwartung laut Kernlehrplan | vorgesehen in | Jg. | Stand |
|---|---|---|---|---|
| D1 | identifizieren und erläutern in ausgewählten Anwendungen Datentypen, Attribute und Attributwerte von Objekten (MI) | VIII, X, XVI, XVII | 8, 10 | geplant |
| D2 | wählen begründet geeignete Datentypen für eine Anwendung aus (MI) | VIII, X, XVII | 8, 10 | geplant |
| D3 | vergleichen Datenmengen hinsichtlich ihrer Größe mithilfe anschaulicher Beispiele aus ihrer Lebenswelt (DI) | II, IV, X | 7, 8 | teils ausgearbeitet |
| D4 | codieren und decodieren Daten unter Verwendung verschiedener Codierungsvorschriften (MI) | II, III, V | 7 | ausgearbeitet |
| D5 | strukturieren gleichartige Daten und verarbeiten sie mit Hilfe einer Tabellenkalkulation (MI) | X | 8 | geplant |
| D6 | beschreiben an ausgewählten Beispielen das Codierungsprinzip von Pixel- und Vektorgrafiken (KK) | III | 7 | ausgearbeitet |
| D7 | verwenden Substitutionsverfahren als Möglichkeit der Verschlüsselung (MI) | V | 7 | ausgearbeitet |
| D8 | vergleichen verschiedene Verschlüsselungsverfahren unter Berücksichtigung von ausgewählten Sicherheitsaspekten (A) | V, XII | 7, 9 | teils ausgearbeitet |
| D9 | strukturieren verschiedenartige Daten und verarbeiten sie mithilfe eines Datenbanksystems (MI) | XVI | 10 | geplant |
| D10 | verwenden grundlegende Operationen (Sortieren, Filtern) im Umgang mit strukturierten Daten in einem Datenbanksystem (MI) | XVI | 10 | geplant |
| D11 | interpretieren Daten aus dem Ergebnis eines Verarbeitungsprozesses (DI) | X, XVI, XVII, XVIII | 8, 10 | geplant |
| D12 | implementieren eine Anwendung unter Verwendung geeigneter Datentypen mit einer Programmiersprache (MI) | XVII | 10 | geplant |
| D13 | verarbeiten Daten mit Hilfe logischer und arithmetischer Operationen (MI) | XV, XVII | 10 | geplant |
| D14 | beschreiben das Prinzip eines Public-Key-Verfahrens (KK) | XII | 9 | geplant |
| D15 | beurteilen verschiedene Verschlüsselungsverfahren unter Berücksichtigung von ausgewählten Sicherheitsaspekten (A) | XII | 9 | geplant |
Algorithmen 13 Kompetenzen
| Kompetenz | Erwartung laut Kernlehrplan | vorgesehen in | Jg. | Stand |
|---|---|---|---|---|
| G1 | stellen Handlungsvorschriften auch unter Verwendung grafischer Darstellungsmöglichkeiten und unter Nutzung algorithmischer Grundkonzepte (Sequenz, Ve… | I, VI, XI | 7, 8, 9 | teils ausgearbeitet |
| G2 | ermitteln durch die Analyse eines Algorithmus dessen Ergebnis (MI) | I, II, VI, XI | 7, 8, 9 | teils ausgearbeitet |
| G3 | entwerfen und implementieren einfache Algorithmen unter Verwendung von Variablen (MI) | VI, VIII | 8 | geplant |
| G4 | überführen einen formal dargestellten Algorithmus in eine Programmiersprache (MI) | XI, XIV, XVII | 9, 10 | geplant |
| G5 | bewerten einen als Quelltext, Programmablaufplan (PAP) oder Struktogramm dargestellten Algorithmus hinsichtlich seiner Funktionalität (A/MI) | I, XI, XVII | 7, 9, 10 | teils ausgearbeitet |
| G6 | implementieren Algorithmen unter Berücksichtigung des Prinzips der Modularisierung (MI) | XI, XIV, XVII | 9, 10 | geplant |
| G7 | interpretieren Fehlermeldungen bei der Arbeit mit Informatiksystemen (DI) | VI, XI, XIV, XVII | 8, 9, 10 | geplant |
| G8 | überprüfen algorithmische Eigenschaften (Endlichkeit der Beschreibung, Eindeutigkeit, Terminierung) in Handlungsvorschriften (A) | XI, XVII | 9, 10 | geplant |
| G9 | stellen Algorithmen in verschiedenen Repräsentationen dar (DI) | XI, XIV, XVII | 9, 10 | geplant |
| G10 | entwerfen und implementieren Algorithmen unter Verwendung von Variablen verschiedener Typen und unter Berücksichtigung des Prinzips der Modularisieru… | XIV, XVII | 9, 10 | geplant |
| G11 | erläutern die Möglichkeit der Werteübergabe mithilfe von Parametern (MI) | XIV, XVII | 9, 10 | geplant |
| G12 | kommentieren, modifizieren und ergänzen Quelltexte von Programmen nach Vorgaben (MI) | XIII, XIV, XVII | 9, 10 | geplant |
| G13 | überprüfen die Wirkungsweise eines Algorithmus durch zielgerichtetes Testen bei der Lösung gleichartiger Probleme (MI) | XIV, XV, XVII | 9, 10 | geplant |
Automaten und formale Sprachen 8 Kompetenzen
| Kompetenz | Erwartung laut Kernlehrplan | vorgesehen in | Jg. | Stand |
|---|---|---|---|---|
| Au1 | analysieren die Funktionsweise eines Automaten mit Hilfe eines Zustandsübergangsdiagramms (DI) | VII, VIII, XIV | 8, 9 | geplant |
| Au2 | identifizieren unterschiedliche Zustände von Automaten (DI) | VII, VIII, XIV | 8, 9 | geplant |
| Au3 | erläutern Abläufe in Automaten (KK) | VII, VIII, XIV | 8, 9 | geplant |
| Au4 | entwickeln einen Automaten für eine konkrete Problemstellung (MI) | VII, VIII, XIV | 8, 9 | geplant |
| Au5 | erläutern die Begriffe Syntax und Semantik einer Programmiersprache an Beispielen (KK) | XIII, XVII | 9, 10 | geplant |
| Au6 | analysieren Quelltexte einer Dokumentenbeschreibungssprache auf syntaktische Korrektheit (A/MI) | XIII | 9 | geplant |
| Au7 | erläutern die Semantik von Quelltexten einer Dokumentenbeschreibungssprache (A/MI) | XIII | 9 | geplant |
| Au8 | erstellen syntaktisch korrekte Quelltexte in einer geeigneten Dokumentenbeschreibungssprache und in einer Programmiersprache (MI) | XIII, XVII | 9, 10 | geplant |
Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen 7 Kompetenzen
| Kompetenz | Erwartung laut Kernlehrplan | vorgesehen in | Jg. | Stand |
|---|---|---|---|---|
| K1 | erläutern das Grundprinzip eines Entscheidungsbaumes als ein Prinzip des maschinellen Lernens (DI) | IX | 8 | geplant |
| K2 | beschreiben ein Anwendungsbeispiel künstlicher Intelligenz aus der Berufswelt (KK) | IX, XVIII | 8, 10 | geplant |
| K3 | entwickeln Entscheidungsbäume als Prinzip des maschinellen Lernens für verschiedene Anwendungsbereiche (MI) | IX | 8 | geplant |
| K4 | beschreiben Anwendungsbeispiele künstlicher Intelligenz aus den Bereichen zum überwachten und bestärkenden Lernen (KK) | XVIII | 10 | geplant |
| K5 | ordnen begründet die Methoden des maschinellen Lernens (überwachtes Lernen, bestärkendes Lernen) verschiedenen Anwendungsbeispielen zu (A) | XVIII | 10 | geplant |
| K6 | beschreiben die grundlegende Funktionsweise künstlicher neuronaler Netze in verschiedenen Anwendungsbeispielen (KK) | XVIII | 10 | geplant |
| K7 | analysieren den Einfluss von Trainingsdaten auf die Ergebnisse eines Verfahrens maschinellen Lernens (A) | IX, XVIII | 8, 10 | geplant |
Informatiksysteme 12 Kompetenzen
| Kompetenz | Erwartung laut Kernlehrplan | vorgesehen in | Jg. | Stand |
|---|---|---|---|---|
| S1 | identifizieren Beispiele für (vernetzte) Informatiksysteme aus ihrer Lebenswelt (DI) | II, IV, VIII | 7, 8 | teils ausgearbeitet |
| S2 | wenden zielgerichtet Prinzipien der strukturierten Dateiverwaltung an (MI) | VIII, XIII, XVII | 8, 9, 10 | geplant |
| S3 | erläutern grundlegende Prinzipien eines Von-Neumann-Rechners (A) | II | 7 | ausgearbeitet |
| S4 | erläutern die Funktionsweise von vernetzten Informatiksystemen zur Kommunikation und zum Datenaustausch (A) | IV | 7 | ausgearbeitet |
| S5 | identifizieren für (vernetzte) Informatiksysteme kriteriengeleitet Anwendungsbereiche in der Lebens- und Berufswelt (A) | XIII, XIV, XVIII | 9, 10 | geplant |
| S6 | erläutern Leistungsmerkmale von Hardwarekomponenten unter der korrekten Verwendung von Maßeinheiten (A) | XIV, XV | 9, 10 | geplant |
| S7 | erläutern die Arbeitsweise unterschiedlicher Dienste zum Datenaustausch und zur Kommunikation im Internet (A) | IV, XIII | 7, 9 | teils ausgearbeitet |
| S8 | erläutern das Prinzip der Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe (EVA-Prinzip) unter Berücksichtigung von Sensoren und Aktoren (DI) | XIV | 9 | geplant |
| S9 | bewerten Informatiksysteme hinsichtlich ihrer Funktionalität und des Einsatzes von Sensoren und Aktoren (A) | XIV | 9 | geplant |
| S10 | erstellen und simulieren logische Schaltungen mithilfe digitaler Werkzeuge (MI) | XV | 10 | geplant |
| S11 | erläutern die Arbeitsweise logischer Schaltungen (MI) | XV | 10 | geplant |
| S12 | bewerten eine logische Schaltung hinsichtlich ihrer Funktionalität (A) | XV | 10 | geplant |
Informatik, Mensch und Gesellschaft 12 Kompetenzen
| Kompetenz | Erwartung laut Kernlehrplan | vorgesehen in | Jg. | Stand |
|---|---|---|---|---|
| M1 | erläutern anhand von Fallbeispielen das Recht auf informationelle Selbstbestimmung (KK) | V, VIII, X | 7, 8 | teils ausgearbeitet |
| M2 | benennen rechtliche Rahmenbedingungen für den Schutz personenbezogener Daten (KK) | V, VIII, XIII | 7, 8, 9 | teils ausgearbeitet |
| M3 | stellen mögliche Formen des Datenmissbrauchs anhand von Beispielen aus der Lebenswelt dar (A) | IV, V, VIII, X | 7, 8 | teils ausgearbeitet |
| M4 | erläutern anhand von Beispielen Abhängigkeiten von Dritten bei der Nutzung und Speicherung von Daten (A/KK) | IV, VIII, XIII | 7, 8, 9 | teils ausgearbeitet |
| M5 | beschreiben mögliche Auswirkungen im Umgang mit eigenen und fremden Daten an Beispielen aus der Lebens- und Berufswelt (A) | IV, VIII, X, XIII | 7, 8, 9 | teils ausgearbeitet |
| M6 | stellen den Einfluss von Informatiksystemen auf das eigene Handeln im gesellschaftlichen Kontext dar (A) | II, VIII, IX | 7, 8 | teils ausgearbeitet |
| M7 | beschreiben grundlegende Aspekte des Urheberrechts von Lizenzmodellen (A/KK) | XIII, XVII | 9, 10 | geplant |
| M8 | erläutern die Auswirkungen des personalisierten und anonymisierten Agierens in Netzwerken und beurteilen daraus abgeleitete Konsequenzen für ihr eige… | IV, XIII, XVIII | 7, 9, 10 | teils ausgearbeitet |
| M9 | erläutern die Prinzipien der Datensicherheit (Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit) und berücksichtigen diese beim Umgang mit Daten (A) | XII, XVI, XVIII | 9, 10 | geplant |
| M10 | benennen Handlungsoptionen zur Vermeidung des Verlusts von Daten (KK) | XIII, XVI, XVII | 9, 10 | geplant |
| M11 | diskutieren Auswirkungen des Einsatzes von Informatiksystemen an ausgewählten Beispielen aus der Berufswelt (A/KK) | IX, XIV, XVIII | 8, 9, 10 | geplant |
| M12 | diskutieren den nachhaltigen Umgang am Beispiel der Herstellung und Nutzung eines Informatiksystems im Hinblick auf die notwendigen Ressourcen (A/KK) | XIV, XV, XVIII | 9, 10 | geplant |