Differenzierung Physik/Informatik

Das Fach Physik/Informatik ist ein dynamischer Unterrichtsgang, dessen Inhalte sich immer wieder etwas ändern. Die grundsätzliche Zielrichtung ist jedoch seit vielen Jahren unverändert.

Klasse 8

Die Schüler sollen in die Lage versetzt werden, physikalische Probleme zu mathematisieren, zu algorithimisieren und in die Programmierumgebung BlueJ zu übertragen. Die Programmiersprache ist JAVA. Es werden eigene Programme erstellt und fremde Quelltexte interpretiert. Dabei werden typische Verfahren der numerischen Mathematik und Informatik kennen gelernt und aktiv umgesetzt.

Als schon angewandte Beispiele seien hier exemplarisch die Untersuchung und Programmierung des Gauss– Algorithmus, des Verfahrens der linearen Regression oder der tatsächlichen Umlaufbahn eines Satelliten um einen Planeten. Dabei werden sowohl die rechnerischen als auch graphischen Möglichkeiten der Programmiersprache angewandt. Als besonders interessante Reihe hat sich in den letzten Jahren eine Unterrichtssequenz zum Thema Kryptologie herausgestellt, in der wir den historischen Weg der Verschlüsselungsverfahren und ihres „Knackens“ von der Antike über die Renaissance bis ins Internetzeitalter verfolgen und betrachten. Dabei setzen die berühmte ENIGMA und der RSA – Algorithmus deutliche Akzente.

Am Ende der Klasse 8 erhalten die Schüler eine Einführung in die Internetgestaltungssprache HTML und die Scriptsprache JavaScript. In einem mehrwöchigen Projekt werden in Gruppenarbeit unter einem zentralen Thema etwa 15 verschiedene Homepage Designs entwickelt. In den letzten Jahren waren Kryptografie oder umweltbezogene physikalische Ideen diese zentralen Themen.

Klasse 9

Ausgehend vom Physikunterricht werden im ersten Halbjahr der Klasse 9 die Grundlagen der Elektronik eines PCs unterrichtet. Beginnend bei Halbleitern und den Bauelementen Diode und Transistor erschließen wir logische Schaltungen und koppeln diese immer mehr, bis erste Rechen- und Speicherschaltungen entstehen. Da wir über einen kompletten Satz an Demonstrationsbauelementen verfügen, können alle Schaltungen nicht nur theoretische besprochen sondern auch in der praktischen Anwendung beobachtet werden.

Im zweiten Halbjahr läuft derzeit ein Kurs „Numerische Mathematik mit EXCEL“. Dabei untersuchten wir numerische Verfahren zur Berechnung von Flächen unter Graphen und von Nullstellen unter besonderer Berücksichtigung des Iterationskalküls. Davon ausgehend gelangt man zu besonderen selbstähnlichen Mustern von Nullstellen und landet unversehens in der merkwürdigen Welt des Chaos und der Fraktale. An Konstruktionen und Untersuchungen von typischen fraktalen Gebilden wie Sierpinski – Dreieck oder der Koch – Kurve schließen sich Untersuchungen von Bifurkationen oder dem berühmten „Apfelmännchen“ an. Diese Untersuchungen werden begleitet von weiteren Arbeiten in EXCEL, JAVA und durch umfangreiche Webrecherche.

Methodisches

In allen Phasen des Unterrichtsgangs wechseln typische Unterrichtssituationen mit frontalen Anteilen, Gruppenarbeiten, Stillarbeiten einander ab. Die Arbeitsphasen an den Rechnern erfolgen in 2er Gruppen, wobei Kommunikation unter den Gruppen ausdrücklich gefordert und gewünscht ist. Wer sich für Physik / Informatik entscheidet, sollte über mindestens befriedigende Leistungen im Fach Mathematik verfügen, Interesse an Physik und am mathematisch – naturwissenschaftlichen Arbeiten haben und bereit sein, sich mit dem behandelten Stoff auch mehr als einmal herumzuquälen. Der Lohn für diese Arbeit werden viele Einsichten in die ursprünglichen Arbeitsgebiete eines Rechners, nämlich das Durchführen von Berechnungen und deren grafische Darstellung sein. Die Schüler erfahren viel über die Arbeitsweise eines Rechners und letztlich werden moderne Anwendungen wie Programmierung, Tabellenkalkulation oder Webdesign gelehrt und eingeübt.

Gearbeitet wird an einem modernen Serversystem mit dem Betriebssystem Windows 7. Die Gruppenarbeit wird durch große TFT Bildschirme erleichtert. Ein Netzwerkdrucker steht zur Verfügung, alle Rechner verfügen über einen Internetzugang.

Pro Halbjahr werden 2 Klassenarbeiten geschrieben, wobei eine pro Schuljahr durch eine Projektarbeit ersetzt werden kann.

In der 9. Klasse kann die 4. Arbeit nach Absprache durch eine Hausarbeit ersetzt werden, die im Wesentlichen sich bereits an den Kriterien der in der Jahrgangsstufe 12 zu erledigenden Facharbeit orientiert.

Übrigens: praktisch alle Mitglieder der Homepage AG der Schule sind aktive oder ehemalige Teilnehmer des Physik / Informatik – Kurses. Auch Schüler, die in der Oberstufe Informatik oder einen Mathematik – Leistungskurs belegen wollen, werden von der Teilnahme an Physik / Informatik sicherlich profitieren. Möglicher Weise ist auch dies eine zusätzliche Motivation.

Christian Ertner

Privates Gymnasium der Oblatenmissionare