Die Informatik ist ein breites Fach. Um den Überblick zu behalten, wird sie traditionell in vier große Bereiche eingeteilt: theoretische, praktische, technische und angewandte Informatik. Die Grenzen sind fließend, und neue Felder wie künstliche Intelligenz oder IT-Sicherheit ziehen sich quer durch alle Bereiche. Trotzdem hilft die Einteilung, die Themen der Informatik zu ordnen.
Theoretische Informatik
Die theoretische Informatik beschäftigt sich mit den mathematischen Grundlagen. Sie fragt: Was kann ein Computer überhaupt berechnen? Wie schwer ist ein Problem? Wie beschreibt man Sprachen formal? Zentrale Themen sind:
- Automatentheorie und formale Sprachen: endliche Automaten, Grammatiken, reguläre Ausdrücke.
- Berechenbarkeitstheorie: Welche Probleme sind prinzipiell nicht lösbar? Ein berühmtes Beispiel ist das Halteproblem.
- Komplexitätstheorie: Wie viel Zeit und Speicher braucht ein Algorithmus? Hierher gehört die offene Frage, ob P gleich NP ist.
- Logik: Aussagenlogik und Prädikatenlogik als Grundlage für Schaltungen und Programmverifikation.
In der Schule begegnet man theoretischer Informatik vor allem in der Oberstufe, etwa bei endlichen Automaten oder der Frage, wie effizient ein Sortierverfahren ist.
Praktische Informatik
Die praktische Informatik befasst sich mit der Entwicklung von Software. Dazu gehören Programmiersprachen und Compiler, Algorithmen und Datenstrukturen, Betriebssysteme, Datenbanken und Softwaretechnik. Sie ist der Bereich, der im Schulunterricht den größten Raum einnimmt: Schülerinnen und Schüler entwerfen Algorithmen, programmieren und modellieren Daten.
Technische Informatik
Die technische Informatik verbindet Informatik und Elektrotechnik. Sie untersucht den Aufbau von Rechnern: Logikgatter, Schaltnetze, Prozessoren, Speicher und Rechnerarchitektur. Auch eingebettete Systeme – Computer in Autos, Waschmaschinen oder Robotern – gehören dazu. Eng verwandt ist die Systeminformatik, die sich mit dem Zusammenspiel von Hardware, Betriebssystem und Netzwerk beschäftigt. In der Schule taucht technische Informatik auf, wenn es um Binärzahlen, Logikschaltungen oder Mikrocontroller geht.
Angewandte Informatik
Die angewandte Informatik bringt Informatik in andere Fachgebiete. Beispiele sind Wirtschaftsinformatik, Medizininformatik, Bioinformatik, Geoinformatik und Medieninformatik. Hier werden informatische Methoden genutzt, um Probleme aus Wirtschaft, Medizin oder Naturwissenschaften zu lösen.
Querschnittsthemen
| Gebiet | Worum es geht |
|---|---|
| Künstliche Intelligenz | Maschinelles Lernen, neuronale Netze, Sprachmodelle |
| IT-Sicherheit | Verschlüsselung, Angriffe, Datenschutz |
| Mensch-Computer-Interaktion | Gestaltung von Benutzeroberflächen, Usability |
| Rechnernetze | Internet, Protokolle, verteilte Systeme |
| Informatik und Gesellschaft | Ethik, Recht, Auswirkungen der Digitalisierung |
Mehr zur Gestaltung von Benutzeroberflächen steht im Beitrag zur Mensch-Computer-Interaktion.
Themen der Informatik in der Schule
Schulische Lehrpläne greifen aus allen Bereichen Themen auf: Daten und Codierung, Algorithmen, Programmierung, Informatiksysteme, Netzwerke, Datenbanken, theoretische Grundlagen und Informatik und Gesellschaft. Wie diese Themen in Bildungsstandards gefasst sind, zeigt der Beitrag zu Bildungsstandards Informatik. Die Grundbegriffe dazu erklärt Grundlagen der Informatik.