MATHEMATISCH NATURWISSENSCHAFTLICHE INFORMATIK

Im Fach Mathematisch-naturwissenschaftliche Informatik (MNI) werden die Schülerinnen und Schüler in die Denk- und Arbeitsweisen der automatischen Datenverarbeitung eingeführt, wobei die Schwerpunkte auf Anwendungen in der Mathematik und den Naturwissenschaften liegen. Ein gutes(!) Grundlagenwissen der Mathematik ist zum erfolgreichen Mitarbeiten erforderlich. In vier Halbjahren wird behandelt und in Projekten vertieft:

(1)        Sachgerechter Umgang mit Standardsoftware, insbesondere Tabellenkalkulation

(2)        Schaltnetze und Schaltwerke, prinzipieller Aufbau und Funktionsweise eines elektronischen Rechners

(3)        Grundlagen der Programmierung

(4)        Anwendungsprojekte aus dem MINT-Bereich

Standardsoftware, Tabellenkalkulation (z. Zt. Microsoft Office oder OpenOffice)

Nach einer kurzen Einführung in das Arbeiten im Schulnetzwerk werden integrierte Softwarepakete mit den Bausteinen Textverarbeitung, Dateiverwaltung und vor allem Tabellenkalkulation angewendet. Dabei sollen gleichzeitig vertiefende Kenntnisse über das Betriebssystem und informatisches Hintergrundwissen vermittelt werden (z.B. Dateiverwaltung, Netzwerkadressen, Zeichenkodierung, Farbkodierung etc.)

Schaltnetze, Schaltwerke, Aufbau eines Rechners

Mit einfachen logischen Schaltungen werden Schaltnetze und Schaltwerke aufgebaut und komplexere Bausteine (wie z.B. Speicherbausteine, Adressdecoder etc.) erzeugt. Aus diesen werden komplexe Schaltwerke zusammengebaut die die Grundeinheiten (Speichereinheit, arithmetisch-logische Einheit) eines elektronischen Rechners oder Teile davon simulieren. Damit kann ein Modellrechner entwickelt werden, der mit Makrobefehlen bzw. in Assemblersprache programmiert werden kann.

Grundlagen der Programmierung

Die Schülerinnen und Schüler lernen die Grundlagen der Programmierung und lösen damit Anwendungsaufgaben verschiedenster Art. Dabei können nach Vereinbarung unterschiedliche Schwerpunkte gesetzt werden. Z.B. kann in einem Projekt "Web-Programmierung" zunächst eine Einführung in HTML und die Gestaltung von Webseiten mit CSS behandelt werden,  danach die Programmierung in JavaScript und schließlich das Auswerten von Benutzerdaten auf einem virtuellen Server mit PHP und MYSQL.

Anwendungsprojekte

Es werden fächerübergreifend komplexere Problemstellungen aus dem MINT-Bereich (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik) behandelt. Anregungen hierzu können aus dem Unterricht anderer Fächer, aber auch aus der Erfahrungswelt außerhalb der Schule erwachsen. Beispiele hierfür sind:

·         Verzinsungstabellen, Kreditberechnungen und deren grafische Aufbereitung,

·         Kalkulation und Präsentation von Firmendaten,

·         Kryptologie – Verschlüsselungsverfahren im Internet,

·         geometrische Darstellungen in 2D und 3D,

·         Simulationen in Statistik und Wahrscheinlichkeitsrechnung,

·         Wahlhochrechnungen, Analyse von Wahlergebnissen und Umfragen,

·         Auswertung und grafische Aufbereitung von Messreihen,

·         Untersuchung von verschiedenen Wachstumsmodellen (z.B. Vergleich von linearem, exponentiellen und logistischem Wachstum),

·         Modellbildung und Simulation von Lebensräumen und Räuber-Beute-Systemen,

·         Steuerung von Eisenbahn-, Fahrstuhl- und Ampelanlagen.