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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 orientiert

Weitergabe 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

ausgearbeitet

Bauvorhaben: 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 Arbeit

Bauvorhaben: 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 Arbeit

Bauvorhaben: 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 Arbeit

Bauvorhaben: 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

KompetenzErwartung laut Kernlehrplanvorgesehen inJg.Stand
D1identifizieren und erläutern in ausgewählten Anwendungen Datentypen, Attribute und Attributwerte von Objekten (MI)VIII, X, XVI, XVII8, 10geplant
D2wählen begründet geeignete Datentypen für eine Anwendung aus (MI)VIII, X, XVII8, 10geplant
D3vergleichen Datenmengen hinsichtlich ihrer Größe mithilfe anschaulicher Beispiele aus ihrer Lebenswelt (DI)II, IV, X7, 8teils ausgearbeitet
D4codieren und decodieren Daten unter Verwendung verschiedener Codierungsvorschriften (MI)II, III, V7ausgearbeitet
D5strukturieren gleichartige Daten und verarbeiten sie mit Hilfe einer Tabellenkalkulation (MI)X8geplant
D6beschreiben an ausgewählten Beispielen das Codierungsprinzip von Pixel- und Vektorgrafiken (KK)III7ausgearbeitet
D7verwenden Substitutionsverfahren als Möglichkeit der Verschlüsselung (MI)V7ausgearbeitet
D8vergleichen verschiedene Verschlüsselungsverfahren unter Berücksichtigung von ausgewählten Sicherheitsaspekten (A)V, XII7, 9teils ausgearbeitet
D9strukturieren verschiedenartige Daten und verarbeiten sie mithilfe eines Datenbanksystems (MI)XVI10geplant
D10verwenden grundlegende Operationen (Sortieren, Filtern) im Umgang mit strukturierten Daten in einem Datenbanksystem (MI)XVI10geplant
D11interpretieren Daten aus dem Ergebnis eines Verarbeitungsprozesses (DI)X, XVI, XVII, XVIII8, 10geplant
D12implementieren eine Anwendung unter Verwendung geeigneter Datentypen mit einer Programmiersprache (MI)XVII10geplant
D13verarbeiten Daten mit Hilfe logischer und arithmetischer Operationen (MI)XV, XVII10geplant
D14beschreiben das Prinzip eines Public-Key-Verfahrens (KK)XII9geplant
D15beurteilen verschiedene Verschlüsselungsverfahren unter Berücksichtigung von ausgewählten Sicherheitsaspekten (A)XII9geplant

Algorithmen 13 Kompetenzen

KompetenzErwartung laut Kernlehrplanvorgesehen inJg.Stand
G1stellen Handlungsvorschriften auch unter Verwendung grafischer Darstellungsmöglichkeiten und unter Nutzung algorithmischer Grundkonzepte (Sequenz, Ve…I, VI, XI7, 8, 9teils ausgearbeitet
G2ermitteln durch die Analyse eines Algorithmus dessen Ergebnis (MI)I, II, VI, XI7, 8, 9teils ausgearbeitet
G3entwerfen und implementieren einfache Algorithmen unter Verwendung von Variablen (MI)VI, VIII8geplant
G4überführen einen formal dargestellten Algorithmus in eine Programmiersprache (MI)XI, XIV, XVII9, 10geplant
G5bewerten einen als Quelltext, Programmablaufplan (PAP) oder Struktogramm dargestellten Algorithmus hinsichtlich seiner Funktionalität (A/MI)I, XI, XVII7, 9, 10teils ausgearbeitet
G6implementieren Algorithmen unter Berücksichtigung des Prinzips der Modularisierung (MI)XI, XIV, XVII9, 10geplant
G7interpretieren Fehlermeldungen bei der Arbeit mit Informatiksystemen (DI)VI, XI, XIV, XVII8, 9, 10geplant
G8überprüfen algorithmische Eigenschaften (Endlichkeit der Beschreibung, Eindeutigkeit, Terminierung) in Handlungsvorschriften (A)XI, XVII9, 10geplant
G9stellen Algorithmen in verschiedenen Repräsentationen dar (DI)XI, XIV, XVII9, 10geplant
G10entwerfen und implementieren Algorithmen unter Verwendung von Variablen verschiedener Typen und unter Berücksichtigung des Prinzips der Modularisieru…XIV, XVII9, 10geplant
G11erläutern die Möglichkeit der Werteübergabe mithilfe von Parametern (MI)XIV, XVII9, 10geplant
G12kommentieren, modifizieren und ergänzen Quelltexte von Programmen nach Vorgaben (MI)XIII, XIV, XVII9, 10geplant
G13überprüfen die Wirkungsweise eines Algorithmus durch zielgerichtetes Testen bei der Lösung gleichartiger Probleme (MI)XIV, XV, XVII9, 10geplant

Automaten und formale Sprachen 8 Kompetenzen

KompetenzErwartung laut Kernlehrplanvorgesehen inJg.Stand
Au1analysieren die Funktionsweise eines Automaten mit Hilfe eines Zustandsübergangsdiagramms (DI)VII, VIII, XIV8, 9geplant
Au2identifizieren unterschiedliche Zustände von Automaten (DI)VII, VIII, XIV8, 9geplant
Au3erläutern Abläufe in Automaten (KK)VII, VIII, XIV8, 9geplant
Au4entwickeln einen Automaten für eine konkrete Problemstellung (MI)VII, VIII, XIV8, 9geplant
Au5erläutern die Begriffe Syntax und Semantik einer Programmiersprache an Beispielen (KK)XIII, XVII9, 10geplant
Au6analysieren Quelltexte einer Dokumentenbeschreibungssprache auf syntaktische Korrektheit (A/MI)XIII9geplant
Au7erläutern die Semantik von Quelltexten einer Dokumentenbeschreibungssprache (A/MI)XIII9geplant
Au8erstellen syntaktisch korrekte Quelltexte in einer geeigneten Dokumentenbeschreibungssprache und in einer Programmiersprache (MI)XIII, XVII9, 10geplant

Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen 7 Kompetenzen

KompetenzErwartung laut Kernlehrplanvorgesehen inJg.Stand
K1erläutern das Grundprinzip eines Entscheidungsbaumes als ein Prinzip des maschinellen Lernens (DI)IX8geplant
K2beschreiben ein Anwendungsbeispiel künstlicher Intelligenz aus der Berufswelt (KK)IX, XVIII8, 10geplant
K3entwickeln Entscheidungsbäume als Prinzip des maschinellen Lernens für verschiedene Anwendungsbereiche (MI)IX8geplant
K4beschreiben Anwendungsbeispiele künstlicher Intelligenz aus den Bereichen zum überwachten und bestärkenden Lernen (KK)XVIII10geplant
K5ordnen begründet die Methoden des maschinellen Lernens (überwachtes Lernen, bestärkendes Lernen) verschiedenen Anwendungsbeispielen zu (A)XVIII10geplant
K6beschreiben die grundlegende Funktionsweise künstlicher neuronaler Netze in verschiedenen Anwendungsbeispielen (KK)XVIII10geplant
K7analysieren den Einfluss von Trainingsdaten auf die Ergebnisse eines Verfahrens maschinellen Lernens (A)IX, XVIII8, 10geplant

Informatiksysteme 12 Kompetenzen

KompetenzErwartung laut Kernlehrplanvorgesehen inJg.Stand
S1identifizieren Beispiele für (vernetzte) Informatiksysteme aus ihrer Lebenswelt (DI)II, IV, VIII7, 8teils ausgearbeitet
S2wenden zielgerichtet Prinzipien der strukturierten Dateiverwaltung an (MI)VIII, XIII, XVII8, 9, 10geplant
S3erläutern grundlegende Prinzipien eines Von-Neumann-Rechners (A)II7ausgearbeitet
S4erläutern die Funktionsweise von vernetzten Informatiksystemen zur Kommunikation und zum Datenaustausch (A)IV7ausgearbeitet
S5identifizieren für (vernetzte) Informatiksysteme kriteriengeleitet Anwendungsbereiche in der Lebens- und Berufswelt (A)XIII, XIV, XVIII9, 10geplant
S6erläutern Leistungsmerkmale von Hardwarekomponenten unter der korrekten Verwendung von Maßeinheiten (A)XIV, XV9, 10geplant
S7erläutern die Arbeitsweise unterschiedlicher Dienste zum Datenaustausch und zur Kommunikation im Internet (A)IV, XIII7, 9teils ausgearbeitet
S8erläutern das Prinzip der Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe (EVA-Prinzip) unter Berücksichtigung von Sensoren und Aktoren (DI)XIV9geplant
S9bewerten Informatiksysteme hinsichtlich ihrer Funktionalität und des Einsatzes von Sensoren und Aktoren (A)XIV9geplant
S10erstellen und simulieren logische Schaltungen mithilfe digitaler Werkzeuge (MI)XV10geplant
S11erläutern die Arbeitsweise logischer Schaltungen (MI)XV10geplant
S12bewerten eine logische Schaltung hinsichtlich ihrer Funktionalität (A)XV10geplant

Informatik, Mensch und Gesellschaft 12 Kompetenzen

KompetenzErwartung laut Kernlehrplanvorgesehen inJg.Stand
M1erläutern anhand von Fallbeispielen das Recht auf informationelle Selbstbestimmung (KK)V, VIII, X7, 8teils ausgearbeitet
M2benennen rechtliche Rahmenbedingungen für den Schutz personenbezogener Daten (KK)V, VIII, XIII7, 8, 9teils ausgearbeitet
M3stellen mögliche Formen des Datenmissbrauchs anhand von Beispielen aus der Lebenswelt dar (A)IV, V, VIII, X7, 8teils ausgearbeitet
M4erläutern anhand von Beispielen Abhängigkeiten von Dritten bei der Nutzung und Speicherung von Daten (A/KK)IV, VIII, XIII7, 8, 9teils ausgearbeitet
M5beschreiben mögliche Auswirkungen im Umgang mit eigenen und fremden Daten an Beispielen aus der Lebens- und Berufswelt (A)IV, VIII, X, XIII7, 8, 9teils ausgearbeitet
M6stellen den Einfluss von Informatiksystemen auf das eigene Handeln im gesellschaftlichen Kontext dar (A)II, VIII, IX7, 8teils ausgearbeitet
M7beschreiben grundlegende Aspekte des Urheberrechts von Lizenzmodellen (A/KK)XIII, XVII9, 10geplant
M8erläutern die Auswirkungen des personalisierten und anonymisierten Agierens in Netzwerken und beurteilen daraus abgeleitete Konsequenzen für ihr eige…IV, XIII, XVIII7, 9, 10teils ausgearbeitet
M9erläutern die Prinzipien der Datensicherheit (Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit) und berücksichtigen diese beim Umgang mit Daten (A)XII, XVI, XVIII9, 10geplant
M10benennen Handlungsoptionen zur Vermeidung des Verlusts von Daten (KK)XIII, XVI, XVII9, 10geplant
M11diskutieren Auswirkungen des Einsatzes von Informatiksystemen an ausgewählten Beispielen aus der Berufswelt (A/KK)IX, XIV, XVIII8, 9, 10geplant
M12diskutieren den nachhaltigen Umgang am Beispiel der Herstellung und Nutzung eines Informatiksystems im Hinblick auf die notwendigen Ressourcen (A/KK)XIV, XV, XVIII9, 10geplant