Q4 – Vertiefendes Themenfeld

Das festgelegte Themenfeld kann Q4.1 – Grundlagen der technischen Informatik, Q4.2 – Prolog als logische Programmiersprache oder ein Themenfeld aus Q1 bis Q3 sein, das dort nicht bereits durch Erlass festgelegt wurde. Welche Auswahl sowie welche inhaltlichen Schwerpunkte und Konkretisierungen gelten, richtet sich nach dem jeweiligen Erlass. Q4 besitzt damit keine dauerhaft feststehende Abfolge mehrerer Themenfelder.

Q4.1 eröffnet einen Zugang zur technischen Realisierung digitaler Datenverarbeitung. Zahlendarstellungen und Bitmuster werden mit logischen Verknüpfungen, Wahrheitstabellen und Schaltfunktionen verbunden. Die Lernenden analysieren und entwickeln einfache Schaltnetze, untersuchen ihr Verhalten mithilfe von Simulationen und vergleichen unterschiedliche Darstellungen derselben logischen Funktion. Am Volladdierer wird exemplarisch nachvollzogen, wie die Addition mehrstelliger Binärzahlen durch miteinander verbundene Schaltungen realisiert werden kann. Historische Entwicklungslinien und der Wechsel zwischen unterschiedlichen Abstraktionsebenen ordnen diese grundlegenden Konzepte in die Entwicklung technischer Informatiksysteme ein.

Q4.2 behandelt mit Prolog eine logische und deklarative Form der Programmierung. Ein Programm beschreibt eine Wissensbasis durch Fakten und Regeln, statt einen vollständigen Lösungsweg als Abfolge einzelner Anweisungen vorzugeben. Die Lernenden modellieren Eigenschaften und Beziehungen, formulieren Regeln und richten Anfragen an die Wissensbasis. Dabei untersuchen sie, wie aus vorhandenen Aussagen weitere Aussagen hergeleitet werden und wie Anfragen durch den logischen Such- und Ableitungsprozess beantwortet werden.

Das D-Book stellt Q4.1 und Q4.2 als eigenständige Q4-Themenfelder bereit. In Q4.1 werden Bitmuster, Wahrheitstabellen, Normalformen, logische Ausdrücke und Schaltnetze schrittweise ineinander überführt, simuliert und auf ihre Äquivalenz geprüft. In Q4.2 können Wissensbasen aus Fakten und Regeln entwickelt, Anfragen im Prolog-Labor ausgeführt und die entstehenden Herleitungen untersucht werden. Beide Themenfelder greifen Begriffe und Arbeitsweisen aus früheren Kurshalbjahren erneut auf. Wird durch Erlass stattdessen ein bisher nicht festgelegtes Themenfeld aus Q1 bis Q3 ausgewählt, stehen dafür die entsprechenden Inhaltsseiten, Aufgaben und Werkzeuge des D-Books zur Verfügung.

Welche Inhalte und Kompetenzbereiche im jeweiligen Kurs maßgeblich sind, ergibt sich aus dem festgelegten Themenfeld und den im geltenden Erlass ausgewiesenen Schwerpunkten.