Informatik – Programmierung und Computertechnik

Mein Informatikunterricht konzentriert sich bewusst auf ausgewählte Bereiche: den Einstieg in verschiedene Programmiersprachen, das Verständnis grundlegender Algorithmen sowie mathematische und numerische Programmierung.
Der Unterricht richtet sich vor allem an Anfänger, Schüler, Auszubildende und Studierende in Einführungskursen. Dabei steht nicht das Auswendiglernen möglichst vieler Befehle im Mittelpunkt, sondern das Verständnis dafür, wie aus einer Aufgabenstellung Schritt für Schritt ein funktionierendes Programm entsteht.
Grundlagen der Programmierung
Viele grundlegende Konzepte finden sich unabhängig von der verwendeten Programmiersprache immer wieder:

Variablen und Datentypen
Ein- und Ausgabe
Rechenoperationen
Bedingungen
Schleifen
Funktionen und Prozeduren
Arrays und Felder
einfache Datenstrukturen
Algorithmen
Fehlersuche und Programmlogik
Entwicklung kleiner eigener Programme

Wer diese Grundlagen verstanden hat, kann später wesentlich leichter zwischen verschiedenen Programmiersprachen wechseln.

Python
Python eignet sich besonders gut für den Einstieg in die Programmierung und für mathematische und naturwissenschaftliche Anwendungen.
Im Unterricht können die Grundlagen der Sprache, einfache Algorithmen und kleine eigene Programme behandelt werden.

C
C vermittelt viele grundlegende Zusammenhänge der Programmierung besonders unmittelbar. Neben Kontrollstrukturen und Funktionen können beispielsweise Arrays, Speicherverwaltung und Zeiger behandelt werden.

C++
C++ erweitert viele Konzepte von C und ermöglicht zusätzlich einen Einstieg in die objektorientierte Programmierung.
Je nach Kenntnisstand können neben den Grundlagen auch Klassen, Objekte, Referenzen und weitere typische Elemente von C++ behandelt werden.

Java
Java eignet sich besonders für den systematischen Einstieg in die objektorientierte Programmierung.
Neben den allgemeinen Programmiergrundlagen können Klassen, Objekte, Methoden, Konstruktoren, Vererbung und weitere grundlegende Java-Konzepte behandelt werden.

Turbo Pascal
Turbo Pascal ist eine übersichtlich aufgebaute Programmiersprache und eignet sich gut, um strukturierte Programmierung und Algorithmen von Grund auf zu verstehen.
Gerade bei älteren Schul-, Ausbildungs- oder Studienunterlagen wird Pascal auch heute noch gelegentlich benötigt.

Visual Basic
Visual Basic ermöglicht einen anschaulichen Einstieg in die Programmierung, insbesondere wenn Programme mit Fenstern, Schaltflächen, Eingabefeldern und anderen grafischen Elementen entwickelt werden sollen.

FORTRAN
FORTRAN wurde speziell für mathematische, naturwissenschaftliche und technische Berechnungen entwickelt und wird in diesen Bereichen bis heute eingesetzt- mit sehr hoch optimierten numerischen Compilern.
Im Unterricht können sowohl grundlegende Sprachelemente als auch mathematische und numerische Anwendungen behandelt werden.

COBOL
COBOL gehört zu den klassischen Programmiersprachen für kaufmännische und administrative Anwendungen. Sehr viele alte Programme sind heute in Cobol geschrieben und werden noch immer genutzt.
Der Unterricht richtet sich vor allem an Anfänger, die den grundsätzlichen Aufbau und die Arbeitsweise von COBOL-Programmen kennenlernen möchten.

Numerische Programmierung
Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Verbindung von Mathematik und Programmierung.
Dabei werden mathematische Verfahren zunächst verstanden und anschließend als Algorithmus in ein Computerprogramm umgesetzt.
Mögliche Themen sind beispielsweise:

Nullstellenverfahren
Intervallhalbierung
Newton-Verfahren
Iterationsverfahren
numerische Integration
numerische Differentiation
Interpolation
lineare Gleichungssysteme
Matrizenrechnung
numerische Differentialgleichungen
Rundungsfehler und Genauigkeit

Zur Umsetzung können beispielsweise Python, C, C++, FORTRAN oder andere geeignete Programmiersprachen verwendet werden.

Vom mathematischen Problem zum Programm
Gerade in Mathematik, Naturwissenschaften und Technik ist Programmierung häufig kein Selbstzweck.
Zunächst muss verstanden werden:
Welche Aufgabe soll gelöst werden?
Welche Größen werden benötigt?
Welche Berechnungsschritte sind notwendig?
Welche Schritte müssen wiederholt werden?
Wann ist das Verfahren beendet?
Erst daraus entsteht ein Algorithmus und anschließend der eigentliche Programmcode.
Dieser Weg vom Problem über den Algorithmus bis zum fertigen Programm ist ein wichtiger Schwerpunkt meines Unterrichts.
Individueller Online-Unterricht
Der Unterricht kann sich direkt an Aufgaben aus Schule, Ausbildung oder Studium orientieren.
Eigene Übungsblätter, Programmieraufgaben und vorhandener Quellcode können gemeinsam bearbeitet werden. Auch bei der Fehlersuche ist es häufig besonders hilfreich, ein Programm Schritt für Schritt zu untersuchen und herauszufinden, warum es nicht das erwartete Ergebnis liefert.
Vorkenntnisse sind für viele der angebotenen Einstiegsthemen nicht erforderlich.