Informatik am IKG
“Those who can imagine anything, can create the impossible.”
Alan Turing – Informatikpionier
Bei der Weiterentwicklung des MINT-Profils am IKG wurde in den vergangenen Jahren ein besonderer Schwerpunkt auf die Angebote im Bereich der Informatik gelegt. Wir bieten unseren Schülerinnen und Schülern vielfältige Möglichkeiten von den Grundlagen der Medienbildung in Klasse 5 bis zur künstlichen Intelligenz in der Kursstufe. Besondere Schwerpunkte sind hierbei:
- die Förderung und Begeisterung von Mädchen für das Thema Informatik.
- die Kooperation mit Partnern aus der lokalen Wirtschaft (Bildungspartner JW Froehlich, Novatec Consulting GmbH) und in diesem Rahmen auch die Integration von Inhalten zur Berufs- und Studienorientierung.
- die Kooperation mit Partnern der Hochschulbildung (Hochschule der Medien Stuttgart).
Übersicht der Informatik-Angebote am IKG für die einzelnen Klassenstufen
| Klasse | Bildungsangebot | Teilnahmemöglichkeit | Programmiersprache/Hardware/ Projekt |
Bildungspartner | ||
| Alle | NWT | NWT1 | ||||
| 5 | Basiskurs Medienbildung | X | “Internet aber sicher” Seminare der Bildungsstiftung der Kreissparkasse Esslingen | |||
| 5 + 6 | #girls_for_robots (AG in Planung) | X | Ozobots | Novatec Consulting GmbH | ||
| 7 | Aufbaukurs Informatik | X | X | X | ||
| 7 | CAD-AG (freiwillig) | X | X | X | JW Fröhlich | |
| 7 | Raspberry Pi:Spieleprogrammierung und Controllerbau | X | Scratch Raspberry Pi | |||
| 8 | Arduino: Smarthome | X | Arduino / auf C basierte Programmiersprache | |||
| 8 | Arduino: Akustik | X | Arduino / auf C basierte Programmiersprache | |||
| 9 | Photometer | X | X | X | ||
| 10 | Lego-Mindstorms-Roboter | X | X | NXC / C | Novatec Consulting GmbH | |
| 10 | Brückenkurs Informatik(freiwillig) | X | X | X | Processing / Java | Hochschule der Medien, Novatec Consulting GmbH |
| Kursstufe –Wahl der Schülerinnen und Schüler aus den Kursen | ||||||
| 11 | NWT-Wahlfach: Motorsteuerung mit Arduino Mikrocontroller | X | Elektromotoransteuerung über Arduino | |||
| 11 | Arbeitsgemeinschaft Künstliche Intelligenz | X | Python, Raspberry Pi, JetBot | Hochschule der Medien | ||
| 11+12 | Informatik-Kurs: u.a. Daten, Codierung und Verschlüsselung, Algorithmen, Rechnernetze, Informatik und Gesellschaft … | X | Java, Python | |||
| 12 | NWT-Wahlfach: Datenkommunikation mit Arduino Mikrocontroller | x | ArduBlock, Arduino, Kommunikationsmodule | |||
| 12 | Mündliche Prüfung Informatik* | X | ||||
*Voraussetzung: Passende Kurswahl und Besuch des Brückenkurses (Informatik AG) in Klasse 10
Klasse 5
Basiskurs Medienbildung: Der Basiskurs Medienbildung gewährleistet eine verlässliche medienbildnerische Grundlagenkompetenz der Schülerinnen und Schüler, auf die, nach der Durchführung des Basiskurses, alle anderen Fächer zurückgreifen und weiter ausbauen können. Inhalte: Grundlagen der Benutzung eines Computers, Textverarbeitung, Tabellenkalkulation, Sicherheit im Umgang mit dem Computer, Gefahren im Internet, Datenschutz, Cybermobbing.
Klasse 5 und 6 (geplant)
#girls_for_robots AG: Dieses Angebot richtet sich speziell an Mädchen, um diese für MINT-Themen zu begeistern. In der neuen AG lernen die Schülerinnen spielerisch die Grundlagen der Programmierung mit Ozobot-Robotern, die Linien folgen und einfache Befehle ausführen. Außerdem gibt es Rätsel und Online-Challenges, aber auch Tanz-Choreografien mit Licht und Toneffekten können programmiert werden.
Klasse 7
Aufbaukurs Informatik: Einführung in die Grundlagen der Informatik anhand der Inhalte: Daten und Codierung, Algorithmen, Rechner und Netze, Informationsgesellschaft und Datensicherheit.
CAD-AG:
CAD ist heutzutage aus technischen Berufen nicht mehr wegzudenken. Egal ob Flugzeugturbine, Automotor oder Smartphone – nahezu alle Bauteile wurden vor der Produktion mit einem CAD-Programm entworfen.
CAD ist die Abkürzung für Computer Aided Design. Der Umgang mit CAD-Programmen ist mittlerweile absolutes Pflichtprogramm in allen Ingenieurs-Studiengängen, aber auch fester Bestandteil vieler anderer Bereiche.
Die CAD-AG wird in Kooperation mit unserem Bildungspartner JW-Fröhlich für die Klassenstufe 7 angeboten. Die SchülerInnen arbeiten hierbei mit der CAD-Software SolidWorks. Ziel der Veranstaltung ist einen ersten Einblick in den Umgang mit SolidWorks zu erhalten und am Ende selbstständig ein Projekt zu bearbeiten.
Klasse 7 NWT1-Profil
Programmieren mit Scratch (Programmiersprache) und Raspberry Pi (Mini-Computer):
Anknüpfend an den Aufbaukurs Informatik steuern die Schülerinnen und Schüler externe Bauteile (LED, Servomotor) per Scratch an und lesen Daten aus Sensoren aus. Sie lernen zudem vertiefend die Anwendung von globalen und lokalen Variablen, Skalierungen und effizientem Programmieren.
Mithilfe eines Lötkurses sind die Schülerinnen und Schüler dann in der Lage einen eigenen Controller für ein selbst entworfenes und programmiertes Spiel zu bauen. Ziel jedes Teams ist es, am Ende ein flüssig spielbares Computerspiel mit dem eigenen Controller vorzuführen.
Klasse 8 NWT-Profil
Smarthome und Akustik mit dem mit Mikrocontroller Arduino:
Im ersten Abschnitt des Moduls werden die SchülerInnen auf das eigenständige Arbeiten am Microcontroller Arduino vorbereitet. Anhand von ersten, einfachen Projekten sollen die SchülerInnen die wichtigsten Komponenten der Hard- und Software kennenlernen und erste grundlegende Befehle bzw. Regeln der Programmierung kennenlernen.
Im weiteren Verlauf werden die SchülerInnen in Zweierteams mehrere Projekte durchführen. Bei jedem Projekt wird mit neuen bzw. bereits bekannten Sensoren und Aktoren (LED, Taster, Potentiometer, Fotowiderstand, Temperatursensoren, Lautsprechern, Ultraschallsensoren, Servo-Motoren…) gearbeitet. Neben Aktoren und Sensoren lernen die SchülerInnen mit jedem Projekt auch neue Befehle (analogRead, digitalWrite…) kennen. Darüber hinaus werden die SchülerInnen über die Gefahren im Umgang mit elektrischem Strom aufgeklärt und lernen am Microcontroller Spannung, Stromstärke und Widerstand zu messen. Somit wird hierbei auch eine erste Annäherung an die abstrakten Begriffe Spannung, Stromstärke, Widerstand und ohmsches Gesetz geschaffen.
Im zweiten Abschnitt erfolgt in Freiarbeit und in Zweierteams die Erstellung eines Abschlussprojekts (z.B. Smarthome).
Klasse 9 NWT-Profil
Programmierung Photometer:
Die Schülerinnen und Schüler entwickeln, konstruieren und fertigen ein einfaches Fotometer. Dieses verwenden sie im Projekt für Messungen der Transmission unterschiedlicher Flüssigkeiten. Dabei ist es erforderlich, das Fotometer den Anforderungen entsprechend zu optimieren (Auswahl der LED, Kalibrierung).
Die Messungsergebnisse werden am PC ausgewertet und grafisch dargestellt.
Klasse 10
Brückenkurs Informatik in Kooperation mit der Hochschule der Medien und der Firma Novatec Consulting GmbH.
Im Brückenkurs Informatik werden die Grundlagen der Informatik für die Kursstufe erarbeitet. Der Besuch des Brückenkurses ist Voraussetzung für die mündliche Abiturprüfung Informatik im Abitur.
Der Brückenkurs Informatik wird in Kooperation mit der Hochschule der Medien Stuttgart angeboten. Informatikstudentinnen und -studenten der HDM haben Unterrichtseinheiten zu den Themen Programmierung, Codierung und Rechnernetze entwickelt und kommen an das IKG um mit den Schülerinnen und Schülern diese Themen gemeinsam zu erarbeiten. Hierdurch ergibt sich ein für beide Seiten wertvoller Austausch zwischen StudentInnen und SchülerInnen. Neben den inhaltlichen Themen können die StudentInnen aus ihrem Studienalltag berichten und den SchülerInnen wertvolle Informationen zur Berufs- und Studieninformation geben. Nach Abschluss des ersten Teils schließt sich eine Projektphase an, in der in Zusammenarbeit mit der Firma Novatec Consulting GmbH ein IT-Projekt wie z.B. eine App für das Handy entwickelt wird.
Klasse 10 NWT- und NWT1-Profil
Programmieren mit LEGO-Mindstorm-Robotern.
In der ersten Stunde wird nach einer Anleitung ein Lego-Roboter aufgebaut. Die Programmierung erarbeiten sich die Schüler selbstständig und im eigenen Tempo aus einem vorbereiteten Skript. Der Einstieg ist dabei so einfach gestaltet, dass zum Ende der ersten Doppelstunde schon die ersten Roboter durch das Klassenzimmer fahren. Nach einer mehrwöchigen Vertiefungsphase, in der die SchülerInnen mit Hilfe des Skripts die Programmierung und auch die Möglichkeiten des Roboters in Verbindung mit den vielfältigen Sensoren (Druck, Abstand, Helligkeit, Schallpegel, Farberkennung, …) kennenlernen, wird der erste Teil mit einer Klassenarbeit zum Thema Programmierung abgeschlossen. Die Schüler programmieren die Roboter mit der Programmiersprache C, die auch an Hochschulen und in der Industrie eingesetzt wird.
Nach der Klausur beginnt eine Projektphase, in der die Schüler ein selbstgewähtes Projekt planen, konstruieren und programmieren. Dass die Schüler dabei ihre eigenen Ideen kreativ umsetzen können zeigt sich an den vielseitigen Ergebnissen. So wurden schon unter anderem Autos mit Fernsteuerung und automatischer Einparkfunktion, Luftschiffe, ferngesteuerte Fussballroboter, Verkaufsautomaten, eine Scanner- und Druckerkombination, ein Verladekran, diverse Computerspiele, ein fernsteuerbarer Gabelstapler, eine Seilkamera (Spidercam) und viele weitere Projekte realisiert. Ihr Projekt präsentieren die Schüler am Ende des Schuljahres vor der Klasse. Zusätzliche fertigen sie eine schriftliche Dokumentation an.
Digitalschaltungen, Logik und Boole’sche Algebra.
Ausgehend von der binären Darstellung von Informationen in Form der Ziffern 0 und 1 werden logische Grundschaltungen wie AND, OR etc. eingeführt und zunehmend komplexere digitale Schaltungen untersucht. Die SchülerInnen erhalten Einblick in die grundlegende Funktionsweise von digitalen Geräten und Computerchips.
Kursstufe 1 Arbeitsgemeinschaft künstliche Intelligenz
Gemeinsam wird der Begriff künstliche Intelligenz erläutert und abgegrenzt. Ausgehend vom Vorbild des biologischen Gehirns mit Neuronen werden künstliche neuronale Netze entworfen, die komplexe Aufgaben wie z.B. Ziffernerkennung bewältigen können. Dabei werden auch vertiefte mathematische Verfahren wie Matrizenmultiplikation und Differentialrechnung erarbeitet und angewandt.
Im Bereich des bestärkenden Lernens (Reinforcement Learning, Q-Learning) werden künstliche Intelligenzen entworfen, die selbstständig das Spielen eines Computerspieles erlernen, ohne vorab die Regeln zu kennen. In einer Projektphase wird anschließend ein Projekt zum Thema KI entwickelt und präsentiert. Die Schülerinnen und Schüler nehmen am Bundeswettbewerb künstliche Intelligenz teil.
Kursstufe 1 und 2 Informatik-Kurs
Im Wahlfach Informatik in der Kursstufe werden die bereits bestehenden Kenntnisse und Kompetenzen anhand der Leitideen Information und Daten, Algorithmen und Daten, Problemlösen und Modellieren, Wirkprinzipien von Informatiksystemen, Informatik und Gesellschaft weiter vertieft.
Kursstufe 2 Abiturprüfung Informatik
Bei einer passenden Kurswahl und nach Besuch des Brückenkurses in Klasse 10 und des Wahlfaches in der Kursstufe 1 und 2 können die Schülerinnen und Schüler Informatik als mündliche Abiturprüfung wählen.