Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen Vorgaben für die Abiturprüfung in den Bildungsgängen des Beruflichen Gymnasiums Anlagen D 1 – D 28 im Jahr 2016 Profil bildender Leistungskurs Fach Informatik Fachbereich Informatik info_pblk_info_abiturvorgaben2016                             Seite 1 von 13

Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen 1         Gültigkeitsbereich Die Vorgaben für die Abiturprüfung im Fach Informatik gelten für den folgenden Bildungsgang: Allgemeine Hochschulreife (Mathematik, Informatik)              APO-BK, Anlage D 21 Der Bildungsgang ist dem Fachbereich Informatik zugeordnet. 2         Vorgaben für die schriftliche Abiturprüfung Grundlage für die Vorgaben der zentral gestellten schriftlichen Aufgaben der Abitur- prüfung in allen Fächern der (mindestens) dreijährigen AHR-Bildungsgänge des Be- ruflichen Gymnasiums (APO-BK, Anlagen D 1 – D 28) sind die verbindlichen Vorga- ben der Bildungspläne zur Erprobung (RdErl. d. Ministeriums für Schule und Weiter- bildung des Landes Nordrhein-Westfalen vom 30.06.2006): Teil I:      Pädagogische Leitideen Teil II:     Didaktische Organisation der Bildungsgänge im Fachbereich Informatik Teil III:    Fachlehrplan Informatik Durch die Vorgaben werden inhaltliche Schwerpunkte festgelegt. Diese inhaltlichen Schwerpunkte sind Konkretisierungen der in den Fachlehrplänen beschriebenen Fachinhalte, deren Behandlung im Unterricht als Vorbereitung auf die schriftliche Abi- turprüfung vorausgesetzt wird. Durch diese Schwerpunktsetzungen soll sichergestellt werden, dass alle Schülerinnen und Schüler, die im Jahr 2016 das Abitur in dem o. a. Bildungsgang des Beruflichen Gymnasiums ablegen, über die Voraussetzungen zur Bearbeitung der zentral gestellten Aufgaben verfügen. Die folgenden fachspezifischen Schwerpunktsetzungen gelten für das Jahr 2016. Sie stellen keine dauerhaften Festlegungen dar. info_pblk_info_abiturvorgaben2016                                        Seite 2 von 13

Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen 3       Verbindliche Unterrichtsinhalte im Fach Informatik für das Abitur 2016 3.1     Inhaltliche Schwerpunkte Datenbanksysteme − Ausgangspunkt: durchgängige Handlungssituation − Erstellung eines ER-Modells mittels des Programms „Dia“ in der MC-Notation mit in der Regel vier bis zwölf Entitäten einschließlich Kardinalitäten, Umset- zung eines ER-Modells in ein relationales Datenbankmodell − Normalisierung bis einschließlich 3. Normalform − SQL-Datenbankbeschreibungssprache (DDL) mit Erzeugen, Ändern und Lö- schen von Tabellen, dabei auch Erstellen und Löschen von Schlüsseln und re- ferenzielle Integrität, Erstellen und Löschen von Sichten (Views); SQL Daten- bankzugriffssprache (DML) mit Update-, Insert- und Deletebefehl; Abfragebe- fehle unter Nutzung von Aggregatfunktionen, Gruppierung, einstufiger Schachtelung bei Unterabfragen, Left-Join, Right-Join und Inner-Join; Umset- zung anhand von bis zu vier gegebenen Tabellen − Auswahl, Umsetzung und Bewertung von Datenschutzmaßnahmen Sortieralgorithmen − Sortieralgorithmen Selection Sort, Insertion Sort, Bubble Sort und Quick Sort inklusive asymptotische Laufzeitanalyse (d. h. worst-case-, best-case- und average-case-Analyse in O-Notation) − Analyse des Laufzeitverhaltens eines gegebenen Sortieralgorithmus; Begrün- dung der Korrektheit − Beschreibung und Begründung der Einsatzmöglichkeiten der oben genannten Sortieralgorithmen im Rahmen einer Handlungssituation − Analyse, Modifikation bzw. Variation eines gegebenen Sortieralgorithmus − Anwenden von Sortieralgorithmen auf Objekte − Analysieren und Erstellen von Sortieralgorithmen in Java-Quellcode (Version 1.6.x) ohne Computernutzung Software-Engineering − Ausgangspunkt: durchgängige Handlungssituation − Entwicklung und Erstellung eines Klassendiagramms (Unified Modeling Lan- guage UML) mit in der Regel drei bis acht Klassen mittels des Programms info_pblk_info_abiturvorgaben2016                                             Seite 3 von 13

Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen „Dia“ mit den Beziehungsarten Assoziation, Aggregation, Komposition, Verer- bung (auch abstrakte Klassen und Nutzung von Polymorphie) − Realisierung von Assoziation, Aggregation, Komposition und Vererbung (auch abstrakte Klassen und Nutzung von Polymorphie) in Java-Quellcode (Versi- on 1.6.x) ohne Computernutzung Dynamische Datenstrukturen − Ausgangspunkt: durchgängige Handlungssituation − Konzeption dynamischer Datenstrukturen − Schlange, Stapel und Lineare Liste von Objekten (vgl. Anhang) − Implementation der Standardoperationen in Java-Quellcode (Version 1.6.x) ohne Computernutzung − Anwendung der Standardoperationen (vgl. Anhang). Verwendung von Java- Quellcode (Version 1.6.x) ohne Computernutzung ist möglich. 3.2      Medien/Materialien - Bundesdatenschutzgesetz (in der am 1.2.2013 gültigen Fassung) 3.3      Formale Hinweise − Entity-Relationship-Modelle (ERM) werden in MC-Notation gegeben oder sind in MC-Notation zu erstellen. − Klassendiagramme sind in Unified Modeling Language (UML) zu erstellen. 3.4      Hinweise zu den Aufgabenstellungen Die Aufgaben in den zentral gestellten Prüfungen werden mit Hilfe von Operatoren formuliert. In der folgenden Tabelle werden die Operatoren definiert, durch Beispiele dokumen- tiert und den Anforderungsbereichen (AFB I, II und III) zugeordnet. Die konkrete Zu- ordnung erfolgt immer im Kontext der Aufgabenstellung, wobei eine eindeutige Tren- nung der Anforderungsbereiche nicht immer möglich ist. Spätestens in der Qualifikationsphase sollen die Operatoren in den Klausuren und schriftlichen Übungen verwendet werden, um die Schülerinnen und Schüler auf die Abiturprüfung vorzubereiten. info_pblk_info_abiturvorgaben2016                                        Seite 4 von 13

Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen Operator                    AFB      Definition                 Beispiel analysieren                  II, III Analyse ist eine syste-    Analysieren Sie den matische Untersuchung,     Aufwand, den dieser Al- bei der der untersuchte    gorithmus hinsichtlich Gegenstand in seine        der Vergleiche von Bestandteile zerlegt wird  Feldelementen im und diese anschließend     schlechtesten Fall benö- geordnet, untersucht und   tigt. ausgewertet werden angeben                         I    Elemente, Sachverhalte,    Geben Sie die Bedin- Begriffe, Daten ohne nä-   gung für die erste Nor- here Erläuterungen auf-    malform an. zählen ausführen/                   II, III durchlaufen eines Pro-     Führen Sie diesen Algo- durchführen                          zesses mit Angabe der      rithmus mit Hilfe der Ergebnisse                 nachstehenden Beispiel- zahlen durch. berechnen/bestimmen            I,II  mittels Größenvorgaben     Berechnen Sie einen eine informatische Grö-    geheimen Schlüssel ße unter Angabe des        beim RSA-Verfahren mit Rechenweges ermitteln      den Primzahlen p=13 und q=17 und dem öf- fentlichen Schlüssel e=5. beschreiben                   I, II  Strukturen, Sachverhalte   Beschreiben Sie den Un- oder Zusammenhänge         terschied zwischen einer strukturiert und fach-     rekursiven und einer ite- sprachlich richtig mit ei- rativen Vorgehensweise genen Worten wieder-       bei der Berechnung des geben                      GGT. begründen                    II, III Sachverhalte auf Ge-       Begründen Sie, warum setzmäßigkeiten bzw.       eine buchstabenweise kausale Zusammenhän-       Verschlüsselung keine ge zurückführen            sichere Verschlüsselung darstellt. beweisen                     II, III eine Aussage mit Hilfe     Beweisen Sie, dass das logischer Schlussfolge-    Laufzeitverhalten des rungen bestätigen          Bubble Sort im schlech- testen Fall O(n²) ist. info_pblk_info_abiturvorgaben2016                                            Seite 5 von 13

Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen Operator                    AFB      Definition                Beispiel bewerten/                    II, III Sachverhalte, Gegen-      Bewerten Sie anhand beurteilen                           stände, Methoden, Er-     von ausgewählten As- gebnisse etc. an Beurtei- pekten Stärken und / lungskriterien oder Nor-  oder Schwächen der men und Werten mes-       eEPK. sen darstellen/                   I, II  Sachverhalte, Zusam-      Stellen Sie dar, welche dokumentieren                        menhänge, Methoden        Aufgaben das TCP- etc. strukturiert und ge- Protokoll und welche gebenenfalls fach-        Aufgaben das IP- sprachlich wiedergeben    Protokoll übernimmt. diskutieren                  II, III in Zusammenhang mit       Diskutieren Sie die Vor- Sachverhalten, Aussa-     und Nachteile des fol- gen oder Thesen unter-    genden ER-Modells zur schiedliche Positionen    Lösung des geschilder- bzw. Pro- und Contra-     ten betrieblichen Prob- Argumente einander ge-    lems. genüberstellen und ab- wägen entwerfen                    II, III Strukturen, Abläufe er-   Entwerfen Sie einen Al- fassen; eine Lösungs-     gorithmus zur Lösung idee entwickeln und dar-  des geschilderten Prob- stellen; Lösungsansatz    lems. für ein Problem erklären                      I, II  Sachverhalte mit Hilfe    Erklären Sie die Begriffe eigener Kenntnisse ver-   symmetrische und ständlich und nachvoll-   asymmetrische Ver- ziehbar machen und in     schlüsselung. Zusammenhänge ein- ordnen erläutern                       II   einen Sachverhalt durch Erläutern Sie den Grund zusätzliche Informatio-   für die Ungültigkeit der nen veranschaulichen      IP-Adresse. und verständlich machen ermitteln                     I, II  einen Zusammenhang        Ermitteln Sie, welche der oder eine Lösung finden   folgenden IP-Adresse und das Ergebnis formu-   einem Host nicht zuge- lieren                    wiesen werden kann. info_pblk_info_abiturvorgaben2016                                            Seite 6 von 13

Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen Operator                    AFB      Definition                Beispiel erstellen                    II, III darstellen von Sachver-   Erstellen Sie aus der halten gemäß vorgege-     obigen Notiz ein Klas- bener Syntax              sendiagramm gemäß Unified Modeling Langu- age. erweitern/                   II, III einer gegebenen Struk-    Erweitern Sie das gege- vervollständigen                     tur weitere Bestandteile  bene Struktogramm. hinzufügen implementieren               II, III in eine Programmier-      Implementieren Sie nach sprache (auch Pseu-       gegebenem Strukto- docode) übersetzen        gramm die Methode er- hoeheLohn() für die Klasse Mitarbeiter. konstruieren                 II, III entwickeln eines Produk- Konstruieren Sie ein tes zu vorgegebenen Ei- Beispiel für eine Relati- genschaften               on, die die Bedingungen der ersten Normalform, aber nicht die Bedingun- gen der zweiten Normal- form erfüllt. konvertieren                  I, II  umwandeln von Darstel-    Konvertieren Sie die IP- lungen in verschiedene    Adressen in das binäre Systeme                   Format. modellieren                  II, III zu einem Ausschnitt aus   Modellieren Sie anhand der Realität ein informa- der gemachten Angaben tisches Modell anferti-   die gewünschte Daten- gen.                      bank in einem ER- Diagramm in MC- Notation. nennen (Synonym                 I    Elemente, Sachverhalte,   Nennen Sie die Schich- angeben)                             Begriffe, Daten ohne nä-  ten des TCP/IP-Modells. here Erläuterungen auf- zählen planen                       II, III zusammenstellen von       Planen Sie ein Netzwerk Funktionalitäten unter    für ein Unternehmen Berücksichtigung vorge-   gemäß der Vorgaben. gebener Daten überführen                    I, II  Darstellung in eine ande- Überführen Sie das ge- re Darstellungsform       gebene ER-Diagramm in info_pblk_info_abiturvorgaben2016                                            Seite 7 von 13

Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen Operator                    AFB      Definition                Beispiel bringen                   ein Relationenmodell. überprüfen                   II, III Aktuelles mit Vorgaben    Überprüfen Sie, ob das vergleichen               gegebene ER-Modell der Unternehmenssituation entspricht. untersuchen                  II, III sukzessive Überprüfung    Untersuchen Sie in fol- von Einzelfällen          gendem Szenario das Problem der gegebenen Subnetzmaske. vergleichen                  II, III gegenüberstellen von      Vergleichen Sie die bei- Ergebnissen / Objekten,   den Sortierverfahren im dabei Gemeinsamkeiten,    Hinblick auf das Lauf- Ähnlichkeiten und Unter-  zeitverhalten. schiede ermitteln zeichnen /                    I, II  eine anschauliche und     Zeichnen Sie nach den skizzieren                           hinreichend exakte grafi- Angaben eine eEPK. sche Darstellung gege- bener Strukturen anferti- gen zusammenfassen                I, II  das Wesentliche in kon-   Fassen Sie den gegebe- zentrierter Form heraus-  nen Sachtext im Hinblick stellen                   auf den Datenschutz zu- sammen. 4        Bearbeitungszeit für die schriftliche Abiturprüfung Es gelten die Vorgaben der APO-BK, § 17 (2) Anlage D. Die Bearbeitungszeit beträgt 255 Minuten. Als Rüstzeit für die Nutzung von Computersystemen wird eine Zeit von 30 Minuten vorgesehen, die außerhalb der Bearbeitungszeit liegt. 5        Hilfsmittel − Wörterbuch der deutschen Rechtschreibung − Eine Nutzung von Computersystemen ist im Jahr 2016 verpflichtend vorgesehen. info_pblk_info_abiturvorgaben2016                                            Seite 8 von 13

Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen Hinweise zur Computernutzung: − ER-Diagramme und Klassen-Diagramme müssen programmgestützt erstellt wer- den. − Als Programm wird „Dia“ Version 0.97 oder höher im Rahmen der Abiturprüfung 2016 eingesetzt. Dia unterliegt der GNU General Public License und kann somit ohne weitere Kosten installiert werden. − Eine weitere Computernutzung ist nicht erlaubt. − Eine systemtechnisch abgeschlossene Prüfungsumgebung ist sicher zu stellen. Folgende Anforderungen sind dabei zu beachten: − Der Zugriff durch Prüflinge auf irgendeinen Internet-Dienst ist auszuschließen. − Der Zugriff durch Prüflinge auf irgendeinen Netzwerkdienst, der nicht für die Auf- gabenerledigung notwendig ist, ist auszuschließen. − Der Zugriff durch Prüflinge auf bestehende Dateien, Texte, Dokumente, die nicht für die Aufgabenerledigung notwendig sind, ist auszuschließen. − Eine Rechnernutzung für Teilaufgaben, bei denen die Rechnernutzung nicht aus- drücklich als Hilfsmittel zugelassen ist, ist auszuschließen bzw. als Täuschungs- versuch zu werten. − Nach dem Erstellen der Prüfungsleistung ist ein Ausdruck am Prüfungstag unmit- telbar nach der eigentlichen Bearbeitungszeit im Rahmen der Rüstzeit durchzu- führen. Der Ausdruck ist Teil der Prüfungsleistung und vom Prüfling durchzufüh- ren. − Der Aufsichtsführende wirkt bei der Durchführung des Ausdrucks unterstützend mit. Die Prüfungsleistung ist in ihrem gegebenen Zustand auszudrucken, ohne dass weitere Optimierungen seitens des Aufsichtsführenden durchgeführt wer- den. − Der Ausdruck ist durch den Prüfling mit Datumsangabe zu unterschreiben. Fehl- drucke sind durch den Prüfling zu entwerten und durch den Prüfling mit Da- tumsangabe zu unterschreiben. − Falls die jeweilige Aufgabe gar nicht bearbeitet worden ist, ist ein weißes Blatt mit der Bezeichnung der jeweiligen Aufgabe durch den Prüfling mit Datumsangabe zu unterschreiben. info_pblk_info_abiturvorgaben2016                                           Seite 9 von 13

Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen 6      Hinweise zur Aufgabenauswahl durch die Lehrkraft/ den Prüfling Eine Aufgabenauswahl durch die Schule ist nicht vorgesehen. Die Schülerinnen und Schüler erhalten keine Aufgaben zur Auswahl. Die Schülerinnen und Schüler erhalten drei voneinander unabhängig lösbare Prü- fungsaufgaben. Anhang In Java werden Objekte über Referenzen verwaltet, d.h., eine Variable pObject von der Klasse Object enthält eine Referenz auf das entsprechende Objekt. Zur Verein- fachung der Sprechweise werden jedoch im Folgenden die Referenz und das refe- renzierte Objekt sprachlich nicht unterschieden. Die Klasse Queue Objekte der Klasse Queue (Warteschlange) verwalten beliebige Objekte nach dem First-In-First-Out-Prinzip, d.h., das zuerst abgelegte Objekt wird als erstes wieder entnommen. Dokumentation der Klasse Queue Konstruktor           Queue() Eine leere Schlange wird erzeugt. Anfrage               boolean isEmpty() Die Anfrage liefert den Wert true, wenn die Schlange keine Ob- jekte enthält, sonst liefert sie den Wert false. Auftrag               void enqueue(Object pObject) Das Objekt pObject wird an die Schlange angehängt. Falls pObject gleich null ist, bleibt die Schlange unverändert. Auftrag               void dequeue() Das erste Objekt wird aus der Schlange entfernt. Falls die Schlange leer ist, wird sie nicht verändert. Anfrage               Object front() Die Anfrage liefert das erste Objekt der Schlange. Die Schlange bleibt unverändert. Falls die Schlange leer ist, wird null zurück gegeben. info_pblk_info_abiturvorgaben2016                                              Seite 10 von 13