Thema Computation : Wie schlau sind Computer?

Reihenfolge	6
GreatPrinciplesOfComputing	GreatPrincipleComputation

---++ Status-Übersicht Modul 6

	leicht	mittel	schwer
Intro	DeSechsAIntro	DeSechsBIntro	DeSechsCIntro
Lösung suchen	DeSechsAExplore	DeSechsBExplore	DeSechsCExplore
Tipps zur Lösung	DeSechsAExplain	DeSechsBExplain	DeSechsCExplain
Selber programmieren	DeSechsAProgram	DeSechsBProgram	DeSechsCProgram
Ohne Computer	DeSechsAUnplugged	DeSechsBUnplugged	DeSechsCUnplugged
Forum	-	-	-
Links	DeSechsALinks	DeSechsBLinks	DeSechsCLinks
Infos für LehrerInnen	DeSechsATeacher	DeSechsBTeacher	DeSechsCTeacher
Zu verwendende Begriffe	DeSechsABegriffe	DeSechsBBegriffe	DeSechsCBegriffe

A. Intro (Rahmengeschichte)

Szenario A

• Roboter besuchen Menschenfreunde
• Was ist der kürzeste Weg, alle zu besuchen?
• Motivation: knappe Energieressourcen

Levels

• Primar: 6 Freunde (7 WG-Pkt.)
• Sek. I: 8 Freunde (9 WG-Pkt.)
• Sek. II: 16 Freunde (17 WG-Pkt.)

B. Lösung suchen (Rätsel)

Szenario B/C

• Zeit für die Wegsuche
• Spieler zuerst (Szenario B)
• Computer zuerst (Szenario C)

C. Tipps zur Lösung

• Keine Kreuzungen
• Kürzester Wegpunkt finden
• Möglichst einen Kreis oder Oval beschreiten

Spiel

- Start green flag

Sprite Control:

- Taste l: (old)

- Taste x: Verbindet Wegpkt. nach Liste und gibt Gesamtlänge (distanceCompi) aus. Weiter werden die benötigte Zeit und die Durchschnittszeit berechnet und ausgegeben.

Sprite User:

- Leertaste: Vergleicht die Distanz zwischen Computer und User. Gibt den Gewinner und die prozentuale bessere Leistung aus.

- Taste u: Ermittelt Mauszeigerposition für das Zeichnen eines eigenen Weges.

Sprite Bühne:

- Taste n: neue Reihenfolge der Wegpkt. für den Computer.

Spielszenario A (TSP_v2.2)

1. > Wahl der Anzahl Wegpunkte
2. Reihenfolge der Wegpunkte wird randomisiert festgelegt und in einer Liste gespeichert (invisible)
3. 3. > x (Wegpunkte Compi verbinden)
4. > u (Start eigener Weg)
5. > User verbindet eigene Wegpunkte
6. 6. > Leertaste (Gewinner ermitteln)

Spielszenario A optimiert (TSP_v2.3)

1. > Wahl der Anzahl Wegpunkte
2. Reihenfolge der Wegpunkte wird randomisiert festgelegt und in einer Liste gespeichert (invisible)
3. 3. Die Wegpunkte werden verbunden und die gesamte Distanz und Zeit wird berechnet.
4. > User verbindet eigene Wegpunkte
5. Gewinner werden ermittelt und ausgegeben
6. Option (Gewinner User): Computer sucht einen kürzeren Weg oder gleichlangen Weg. Die Zeit für Berechnung wird ausgegeben.
7. Option (Gewinner Compi): User sucht einen kürzeren Weg (solange wie Lust oder bis gleichlang)

Spielszenario B (TSP_v2.3)

1. dito. Szenario A opt.
2. dito. Szenario A opt.
3. dito. Szenario A opt.
4. > User verbindet eigene Wegpunkte unter Zeitlimite (User hat soviel Zeit zur Verfügung, wie der Computer zum Berechnen der Wegstrecke brauchte)
5. Gewinner werden ermittelt und ausgegeben

Spielszenario C (TSP_v2.3)

1. > User verbindet eigene Wegpunkte. Die Zeit wird gestoppt.
2. Computer sucht einen kürzeren Weg oder gleichlangen Weg. Die Zeit für Berechnung wird ausgegeben.
3. Gewinner werden ermittelt und ausgegeben

D. Selber Programmieren

Strategie programmieren

• Immer kürzeste Verbindung zum nächsten Wegpunkt wählen
• Sektoren bestimmen und Wegpunkte daraus wählen (nur Wegpunkte im aktuellen Sektor)

E. Ohne Computer

• Auf Pausenplatz Netz aufzeichnen und kürzester Weg finden.
• Material: Kreide
• Regel: „ Führt der kürzeste Weg von S nach Z über den Knoten P, so sind die Teilwege von S nach P und P nach Z ebenfalls kürzeste Wege. „ S.119
• Kürzester Weg über eigenes Netz (auf Schreibtisch)
• Material: Malerband, Schnur, Stift

F. Forum

kein zu erstellender Content

G. Links

...

H. Infos für Lehrpersonen

Hartmann, W., Näf, M. & Reichert, R. (2007). Informatikunterricht planen und durchführen. Heidelberg: Springer.

Humbert, L. (2006). Didaktik der Informatik mit praxiserprobtem Unterrichtmaterial (2. Aufl.). Wiesbaden: Teubner.

Ungeordnete Ideen und Gedanken

zur Problematik des Handelsreisenden – ein berühmtes Problem der Informatik.

Spiel gegen den Computer

• Szenario A: Compi startet zuerst

1. Compi wählt zufällige Route
2. Spieler versucht kürzeren Weg zu finden (optisch ordnend)

• Szenario B: Spieler startet zuerst

1. Spieler setzt einen Weg
2. Compi versucht, Spieler in der gleichen Zeit zu schlagen

• Szenario C: Compi startet zuerst (gegen die Zeit)

1. Compi wählt zufällige Route und die Zeit wird gemessen
2. Spieler versucht, einen kürzeren Weg in derselben Zeit zu finden

Erweiterungen/Levels

• Sichtbarkeit für Szenario A und C ein-/ausschalten
• Anzahl Wegpunkte erhöhen
• Zeitberechnung für einzelne Rechenprozesse hochrechnen lassen
  • Vergleiche zu iPhone5/4/3, Samsung III/II etc.

Sequence_Diagram2.4.pdf: Sequence_Diagram2.4.pdf

Didaktische Analyse

I) Leitidee

• Komplexität erfahren mittels verschiedener Strategien, Problemlösungen zu optimieren – zum Problem des Handelsreisenden.

II) Dispostionsziele / Handlungskompetenzen

• Zusammenhang von Ausgangsdisposition (Anzahl Wegpunkte) und möglicher Lösungen erkennen
• Abhängigkeit der Rechenleistung eines Computers für komplexe Probleme erkennen

III) Operationalisierte Lernziele / Handlungsziele

• Probleme der zunehmenden Komplexität erkennen
• Eigene Lösungsstrategien finden
• Gezielte Lösungsstrategien anwenden
• Zeitfaktor für die Lösungsfindung einbeziehen *