Informatik: Praxislehrbuch für Schule, Ausbildung und Studium (Pearson Studium - Informatik Schule)

Die Informatik ist der Schlüssel zum Arbeitsmarkt des 21. Jahrhunderts. Die allgegenwärtige Digitalisierung verlangt nach einer praxisnahen Vermittlung grundlegender Inhalte in Schulen, Fachhochschulen und Universitäten. Dieses Buch vermittelt die wichtigsten Grundlagen der Informationstechnologie (IT) anhand einer Vielzahl von praktischen Übungen und vertiefenden Arbeitsaufträgen. Dabei möchte das in der komplett überarbeiteten und nun in der zweiten Auflage vorliegende Buch nicht alleiniges Lehrwerk sein - vielmehr möchte es mit einer Vielzahl von Gedankenanstößen und Verweisen auf weiterführende Materialien und Themenkomplexe das Interesse wecken, selbstständig tiefer in die faszinierende Welt der modernen Informatik vorzudringen. Informatik Das Praxislehrbuch für Schule, Studium und Ausbildung Die Informatik ist der Schlüssel zum Arbeitsmarkt des 21. Jahrhunderts. Die allgegenwärtige Digitalisierung verlangt nach einer praxisnahen Vermittlung grundlegender Inhalte in Schulen, Fachhochschulen und Universitäten. Dieses Buch vermittelt die wichtigsten Grundlagen der Informationstechnologie (IT) anhand einer Vielzahl von praktischen Übungen und vertiefenden Arbeitsaufträgen. Es schlägt bei der Vermittlung der Inhalte Brücken zu allen Fächern des MINT-Bereichs. Dabei kommen unterschiedliche informatische Hilfsmittel zum Einsatz: Die Grundlagen der Programmierung werden mit der einsteigerfreundlichen Programmiersprache Python vermittelt. Fundamentale Prinzipien der Hardware werden an kostengünstigen, bewährten Lernsystemen wie dem Raspberry Pi bzw. der Arduino-Plattform (be)greifbar gemacht. Ein eigener Robotor wird zusammengebaut, um die Grundlagen der Sensorik zu vermitteln, die beispielsweise beim autonomen Fahren eine Rolle spielen. Die Prinzipien der Entwicklung Künstlicher Intelligenzsysteme (KI) werden als fundamentaler Baustein zur Entwicklung selbstlernender bzw. -optimierender KI-Systeme wie Siri, Alexa und Co. mit Hilfe des Jupyter-Tools vorgestellt. Die technischen Grundlagen der Computernetzwerke, die das Fundament des Internets bilden, werden durch Übungen mit der freien Simulationssoftware Filius sowie der XAMPP-Software transparent gemacht - ganz im Sinne des bewährten pädagogischen Konzepts Learn a little ... do a little. Dabei möchte das vorliegende Buch nicht alleiniges Lehrwerk sein - vielmehr möchte es mit einer Vielzahl von Gedankenanstößen und Verweisen auf weiterführende Materialien und Themenkomplexe das Interesse wecken, selbstständig tiefer in die faszinierende Welt der modernen Informatik vorzudringen. Themenüberblick • Informatik heute (Geschichte, Teilgebiete, Zukunft) • Grundlagen der Computertechnik (Hardware, Schnittstellen, spezielle Systeme) • Software (Betriebssysteme, Anwenderprogramme, Zertifizierungen) • Grafik und Multimedia (Grundlagen, Audio- und Video-Digitaltechnik, virtuelle Realität) • Netzwerke (Grundlagen, Praxis mit Filius, drahtlose Netzwerke, Internet) • Grundlagen der Programmierung (Einstieg in Python, Werkzeuge, Programmstrukturen) • Algorithmen (Sortier- und Suchalgorithmen, Rekursion, Verschlüsselung, Datenkompression) • Fortgeschrittene Programmierung (Dynamische Datenstrukturen, Objektorientierte Programmierung, Computergrafik, Codierung) • Datenbanksysteme (Frontend / Backend, Queries, Einstieg in SQL) • Künstliche Intelligenz (Big Data, Filtern und Klassifizieren von Daten, Einstieg in Jupyter Notebook mit Beispielen) • Hardware (Grundlagen, Bauteile, Schaltnetze, Schaltwerke, Simulationen) • Theoretische Informatik (Automatentheorie, Sprachen, Berechenbarkeit, Simulationen mit FLACI) • Robotik (Aufbau eines Roboters, Sensorik, Programmierung von Robotern) • Webtechnologie (Webserver, Virtualisierung, Container) • Informatik und Gesellschaft (Sicherheit am PC, DSGVO) • Im Anhang wird die Konfiguration und Installation sämtlicher verwendeten Hard- bzw. Softwaretools und -bausteine ausführlich beschrieben Autor Dr. Rainer Hattenhauer ist einer der bekanntesten deutschen Sachbuchautoren auf dem Gebiet der Informationstechnologie. Hauptberuflich arbeitet er als Lehrer für Mathematik, Physik und Informatik am Gymnasium Pädagogium in Bad Sachsa.