|
Prof. Dr. D. Hannemann Naturwissenschaftliche Grundlagen
der Informatik Natural Sciences as basics of Computer Science
Die Informatik als eigenständige Wissenschaft basiert auf Erkenntnissen der Mathematik/Logik, der Naturwissenschaft und dem Einsatz technischer Systeme, die aus den genannten Wissenschaftsbereichen hervorgegangen sind. Deshalb fordert die Gesellschaft für Informatik in ihren Empfehlungen zu den Informatikstudiengängen, dass ausreichend Grundlagen im mathematischen, naturwissenschaftlichen und technischen Bereich vermittelt werden: 18-21% in einem Bachelor-Studiengang (ca. 30 credits) und 17-22% als fachübergreifende Vertiefungen im Masterstudiengang. Die fachübergreifenden Vertiefungen enthalten neben den bereits genannten Wissenschaften auch BWL, Recht und Sprachen. Warum
„Naturwissenschaftliche Grundlagen der Informatik“?
Lernergebnisse (Learning Outcome) Aufbauend auf Schulkenntnissen aus dem Bereich der Naturwissenschaften verstehen die Studierenden nach dem Studium dieses Moduls, welche Bedeutung naturwissenschaftliche Erkenntnisse für die moderne Informatik haben. Durch die Beschäftigung mit der naturwissenschaftlichen Methodik wurde gleichzeitig die logisch, analytische Denkweise verbessert und Problemlösungskompetenz entwickelt. Die Studierenden kennen die grundlegenden Naturgesetze aus der klassischen und modernen Physik, der Chemie sowie der Biologie und deren Bedeutung für die Informatik. Sie wissen auf welchen Grundprinzipien Quantencomputer beruhen und wie man mit dem Erbgut – der DNA – rechnen kann. Die erworbenen Kenntnisse aus der Chemie beschränken sich auf das Verständnis allgemeiner Zusammenhänge und auf Grundlagen zum Verständnis der Biologie. Die Biologie wird vor allem verstanden als die Wissenschaft von den komplexesten Systemen der Informationsverarbeitung, die es in der Natur gibt. Ferner haben die Studierenden begriffliche und theoretische Grundlagen und Zusammenhänge kennen gelernt, um übergreifende fachliche Problemstellungen zu verstehen und um neuere technisch, wissenschaftliche Entwicklungen einordnen, verfolgen und mitgestalten zu können. Dies ist Grundlage dafür, dass sie sich den schnell wandelnden Anforderungen ihres Berufsfeldes stellen können. Kenntnisse der Grundzüge der Wissenschaftstheorie und der Naturphilosophie erlauben es, die eigene wissenschaftliche Tätigkeit zu reflektieren und das Weltbild der Naturwissenschaft zu begreifen. Inhalte 0.1 Lernhinweise 0.2 Naturwissenschaft
1.
Die Klassische Physik im Überblick 1.3 Elektrizität und Magnetismus 1.4 Schwingungen und Wellen 1.5 Schall und Licht
2.
Moderne
Physik 2.1 Quantentheorie 2.1.1 Die Teilchen einer Welle 2.1.2 Photoneneigenschaften 2.1.3 Die Wellen der Teilchen 2.1.4 Superpositionsprinzip und Verschränkung 2.1.5 Unbestimmtheit 2.1.6 Spin 2.2 Atomphysik 2.2.1 Allgemeines 2.2.2 Das Bohrsche Atommodell 2.2.3 Spektrallinien 2.2.4 Wellenmodell der Atomhülle 2.2.5 Das Wasserstoffatom 2.2.6 Atome mit mehreren Elektronen 2.2.7 Systematik der chemischen Elemente 2.3 Festkörperphysik 2.3.1 Kristalle 2.3.2 Bindungsarten 2.3.3 Energiebändermodell 2.3.4 Elektrische Leitung 2.3.5 Halbleiter 2.3.6 Lumineszenz 2.4 Kernphysik 2.4.1 Natürliche Radioaktivität 2.4.2 Strahlenwirkung und Strahlenschutz 2.4.3 Meßverfahren 2.4.4 Isotope und Zerfallsreihen 2.4.5 Kernaufbau 2.4.6 Kernreaktionen 2.4.7 Kernenergie 2.5 Relativitätstheorie 2.5.1 Klassische Relativität 2.5.2 Spezielle Relativitätstheorie 2.5.3 Lorentztransformationen 2.5.4 Konsequenzen 2.5.5 Dynamik und Energie 2.5.6 Raumzeit 3.1 Allgemeine Chemie 3.1.1 Chemische Grundbegriffe 3.1.2 Mengenverhältnisse bei chemischen Reaktionen 3.1.3 Periodensystem der Elemente 3.1.4 Atombindung 3.2 Anorganische Chemie 3.2.1 Nomenklatur 3.2.2 Reaktionstypen I 3.3 Organische Chemie 3.3.1 Einige Grundlagen 3.3.2 Acyclische Kohlenwasserstoffe 3.3.3 Acyclische Sauerstoffverbindungen 3.3.4 Weitere Acyclische Verbindungen 3.3.5 Kohlehydrate 3.3.6 Carbocyclische Verbindungen 3.3.7 Heterocyclische Verbindungen 3.3.8 Eiweißstoffe 3.3.9 Weitere biochemische Stoffgruppen 3.4 Biologische Grundlagen 3.4.1 Biologie – Wissenschaft von den Lebewesen 3.4.2 Grundbausteine des Lebens 3.4.3 Chromosomen 3.4.4 DNA 3.5 Neurobiologie 3.5.1 Neuronen 3.5.2 Synapsen
4.
Informatik 4.1 Information 4.1.2 Kommunikation 4.1.3 Informatik 4.1.4 Medien 4.1.5 Information 1. Art 4.1.6 Information 2. Art 4.1.7 Prakmatische Information 4.2 Quanteninformation und Quanten-Computer 4.2.1 Quanteninformation 4.2.2 Quantencomputer 4.2.3 Quantenteleportation 4.3 Natural-Computing 4.3.1 Neural Computing 4.3.2 Computational Intelligence 4.3.3 Fuzzy-Logik 4.3.4 DNA Computing: Biotechnische Grundlagen 4.4 Virtuelle Welten 4.4.1 Einführung 4.4.2 3D-Welte 4.4.3 VRML-Einstieg 4.4.4 VRML: spezielle Techniken 4.4.5 Bewegung in virtuellen Welten 4.4.6 VRML-Scripting 4.4.7 Schall in virtuellen Welten 4.4.8 Licht in virtuellen Welten 4.4.9 VRML-Spezifikationen 5.1.1 Definitionen 5.1.2 Metaphysik 5.2.1 Einleitung 5.2.2 Wissenschaftsziele 5.2.3 Der wissenschaftliche Beweis 5.2.4 Beobachtung und Experiment 5.2.5 Methoden der Wissenschaft 5.2.6 Konstruktivismus 5.3.1 Einführung 5.3.2 Raum und Zeit
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||