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--- curricula:oberstufe:uv_q1-iii [2014/07/20 11:09] – angelegt Sven Biermann
+++ curricula:oberstufe:uv_q1-iii [2014/09/04 07:46] (aktuell) – [Konkretisierung Q1-III] Sven Biermann
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 ====== Konkretisierung Q1-III ======
+{{indexmenu_n>23}}
 ====== Suchen und Sortieren auf linearen Datenstrukturen ======
 ===== Leitfragen =====
-Womit beschäftigt sich die Wissenschaft Informatik?
+//Wie kann man gespeicherte Informationen günstig (wieder)finden?//
 ===== Vorhabenbezogene Konkretisierung =====
-Das erste Unterrichtsvorhaben stellt eine allgemeine Einführung in das Fach Informatik dar. Dabei ist zu berücksichtigen, dass für manche Schülerinnen und Schüler in der Einführungsphase der erste Kontakt mit dem Unterrichtsfach Informatik stattfindet, so dass zu Beginn Grundlagen des Fachs behandelt werden müssen.
+In einem Anwendungskontext werden zunächst Informationen in einer linearen Liste bzw. einem Feld gesucht. Hierzu werden Verfahren entwickelt und implementiert bzw. analysiert und erläutert, wobei neben einem iterativen auch ein rekursives Verfahren thematisiert wird und mindestens ein Verfahren selbst entwickelt und implementiert wird. Die verschiedenen Verfahren werden hinsichtlich Speicherbedarf und Zahl der Vergleichsoperationen miteinander verglichen.
-Zunächst wird auf den Begriff der Information eingegangen und die Möglichkeit der Kodierung in Form von Daten thematisiert. Anschließend wird auf die Übertragung von Daten im Sinne des Sender-Empfänger-Modells eingegangen. Dabei wird eine überblickartige Vorstellung der Kommunikation von Rechnern in Netzwerken erarbeitet.
+Anschließend werden Sortierverfahren entwickelt und implementiert (ebenfalls für lineare Listen und Felder). Hierbei soll auch ein rekursives Sortierverfahren entwickelt werden. Die Implementationen von Quicksort sowie dem Sortieren durch Einfügen werden analysiert und erläutert. Falls diese Verfahren vorher schon entdeckt wurden, sollen sie hier wiedererkannt werden. Die rekursive Abarbeitung eines Methodenaufrufs von Quicksort wird grafisch dargestellt.
-Des Weiteren soll der grundlegende Aufbau eines Rechnersystems im Sinne der Von-Neumann-Architektur erarbeitet werden und mit dem grundlegenden Prinzip der Datenverarbeitung (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) in Beziehung gesetzt werden.
-Bei der Beschäftigung mit Datenkodierung, Datenübermittlung und Datenverarbeitung ist jeweils ein Bezug zur konkreten Nutzung der informatischen Ausstattung der Schule herzustellen. So wird in die verantwortungsvolle Nutzung dieser Systeme eingeführt.
+Abschließend werden verschiedene Sortierverfahren hinsichtlich der Anzahl der benötigten Vergleichsoperationen und des Speicherbedarfs beurteilt.
 ===== Zeitbedarf =====
  Stunden
 ===== Sequenzierung des Unterrichtsvorhabens =====
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 ^Unterrichtssequenzen ^zu entwickelnde Kompetenzen ^Beispiele, Medien, Materialien ^
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-**1. Information, deren Kodierung und Speicherung**
+**1. Suchen von Daten in Listen und Arrays**
-(a) Informatik als Wissenschaft der Verarbeitung von Informationen
+(a) Lineare Suche in Listen und in Arrays
-(b) Darstellung von Informationen
+(b) Binäre Suche in Arrays als Beispiel für rekursives Problemlösen
+%%(c)%% Untersuchung der beiden Suchverfahren hinsichtlich ihrer Effizienz (Laufzeitverhalten, Speicherbedarf)
 </WRAP>|<WRAP center column 100%>
 Die Schülerinnen und Schüler
-  * beschreiben und erläutern
+  * analysieren und erläutern Algorithmen und Programme (A),
-  * nutzen
+  * beurteilen die syntaktische Korrektheit und die Funktionalität von Programmen (A),
+  * beurteilen die Effizienz von Algorithmen unter Berücksichtigung des Speicherbedarfs und der Zahl der Operationen (A),
+  * entwickeln iterative und rekursive Algorithmen unter Nutzung der Strategien „Modularisierung“ und „Teilen und Herrschen“ (M),
+  * modifizieren Algorithmen und Programme (I),
+  * implementieren iterative und rekursive Algorithmen auch unter Verwendung von dynamischen Datenstrukturen (I),
+  * implementieren und erläutern iterative und rekursive Such- und Sortierverfahren (I),
+  * nutzen die Syntax und Semantik einer Programmiersprache bei der Implementierung und zur Analyse von Programmen (I),
+  * interpretieren Fehlermeldungen und korrigieren den Quellcode (I),
+  * testen Programme systematisch anhand von Beispielen (I),
+  * stellen iterative und rekursive Algorithmen umgangssprachlich und grafisch dar (D).
 </WRAP>|<WRAP center column 100%>
-//Beispiel//: Textcodierung
+//Beispiel//: Karteiverwaltung
-Kodierung und Dekodierung
+Für ein Adressverwaltungsprogramm soll eine Methode zum Suchen einer Adresse geschrieben werden.
+oder
+//Beispiel//: Bundesjugendspiele
+Die Teilnehmer an Bundesjugendspielen nehmen an drei Disziplinen teil und erreichen dort Punktzahlen. Diese werden in einer Wettkampfkarte eingetragen und an das Wettkampfbüro gegeben. Zur Vereinfachung sollte sich das Modell auf die drei Disziplinen „Lauf”, „Sprung“ und „Wurf“ beschränken.
+Im Wettkampfbüro wird das Ergebnis erstellt. Das Programm soll dafür zunächst den Besten einer Disziplin heraussuchen können und später das gesamte Ergebnis nach gewissen Kriterien sortieren können.
 </WRAP> |
 |<WRAP center column 100%>
-**1. Information, deren Kodierung und Speicherung**
+**2. Sortieren in Listen und Arrays - Entwicklung und Implementierung von iterativen und rekursiven Sortierverfahren**
-(a) Informatik als Wissenschaft der Verarbeitung von Informationen
+(a) Entwicklung und Implementierung eines einfachen Sortierverfahrens für eine Liste
-(b) Darstellung von Informationen
+(b) Implementierung eines einfachen Sortierverfahrens für ein Feld
+%%(c)%% Entwicklung eines rekursiven Sortierverfahren für ein Feld (z.B. Sortieren durch Mischen)
 </WRAP>|:::|<WRAP center column 100%>
-//Beispiel//: Textcodierung
+//Beispiel//: Karteiverwaltung
-Kodierung und Dekodierung
+(s.o.)
+oder
+//Beispiel//: Bundesjugendspiele
+(s.o.)
 </WRAP> |
+|<WRAP center column 100%>
+**3. Untersuchung der Effizienz der Sortierverfahren "Sortieren durch direktes Einfügen" und "Quicksort" auf linearen Listen**
+(a) Grafische Veranschaulichung der Sortierverfahren
+(b) Untersuchung der Anzahl der Vergleichsoperationen und des Speicherbedarf bei beiden Sortierverfahren
+%%(c)%% Beurteilung der Effizienz der beiden Sortierverfahren
+</WRAP>|:::|<WRAP center column 100%>
+//Beispiel//: Karteiverwaltung
+(s.o.)
+oder
+//Beispiel//: Bundesjugendspiele
+(s.o.)
+</WRAP> |