Ablauf

Präsentation

Am Dienstag, den 05.04.2022, findet der 4. Tag des Informatikunterrichts statt. Wir planen, den Tag in Präsenz an der Universität durchzuführen.

Dies ist das vorläufige Programm:



Die Anmeldung erfolgt über das LPM: lpm-tnv.lpm.uni-sb.de/events/search.php Bitte geben Sie in das Suchfeld „4. Tag des Informatikunterrichts“ ein.

Weitere Informationen, z.B. die Themen der Workshops, finden Sie auf den Seiten der Informatik Didaktik:

Das InfoLab ist mit drei Workshops dabei!

Das Ziel ist es, das geteilte Fenster neben dem eigenen Browserfenster zu sehen, in dem man selber arbeitet. Wie man das schafft, ist etwas abhängig vom Betriebssystem (Windows, MacOS, Linux, …).

Das Ziel: Fenster nebeneinander

Im folgenden Bild seht ihr den eigenen Browser neben dem in der Videokonferenz geteilten Bildschirm. Die Fenster können nach Belieben angeordnet werden, es ist jedoch sinnvoll, wenn beides gleichzeitig zu sehen ist.

MacOS (Apple)

Auf TinkerCad kann man nicht nur 3D-Design machen, sondern auch einen Arduino programmieren – sowohl grafisch als auch textuell. So kann z.B. die LEDs für eine Ampel verdrahten und die Ampel programmieren.

Einen Kurs für Arduino hat z.B. das Schülerforschungs-Zentrum Saarlouis erarbeitet. Das InfoLab hat davon eine Kopie: https://infolab.cs.uni-saarland.de/wp-content/uploads/2020/03/Arduino-Kurs/practice.html

Kurzüberblick

Der Computer kann nicht einfach sortieren, wie wir es tun, sieht aber eben auch kein so großes Durcheinander.

Das sehen wir: Alles auf einmal… das Pferd ist größer als der Hund, Katze und Maus!

Das sieht der Computer: Die Zwei Dinge, die er ordnen möchte. Er kann aber auch nachschauen, was noch sortiert werden müsste (grüner Beutel) und was er sich bereits angeschaut hat (blauer Beutel).

Mit einer Geschichte über ein unaufgeräumtes Zimmer und gesuchte Socken kann erlernt werden, was der Computer beim Suchen und Sortieren alles nicht so macht, wie wir es intuitiv tun würden.

Und das macht er sehr systematisch, zum Beispiel, indem er gleich den halben Stocken-Stapel „wegwirft“, weil da die gesuchte Socke ganz bestimmt nicht drin sein kann!
Die Socke mit zwei Punkten befindet sich schließlich im Stapel der Socken mit weniger als acht Punkten.

Lieferumgang der Lernumgebung

Die Lernumgebung zum Suchen und Sortieren von Wehrfritz bietet insgesamt drei Spiele, welche in den Unterricht integriert werden können, um Konzepte zum Suchen und Sortieren zu erlernen. Die für 135 € erhältliche Lernumgebung, enthält zwei Beutel zum Verstecken der nicht betrachteten Objekte, eine Waage, einen Binärsuchbaum sowie drei verschiedene Objekttypen (Tiere, Gewichte, Farben, Socken) zum Sortieren (Größe, Gewicht, Helligkeit, Punktanzahl). Zusätzlich ist ein Heft enthalten, welches eine Geschichte von zwei Kindern und einem unaufgeräumten Zimmer erzählt, sowie eine Anleitung und Hinweise zu den Spielen liefert.

Einsatz in der Schule

Sortieren wie ein Mensch / Computer (Spiel 1 + 2)

Zunächst sollen die Spieler die ihnen gegebenen Objekte sortieren, so wie sie intuitiv vorgehen würden, sodass dann im zweiten Spiel eine Gegenüberstellung erfolgen kann, wie der Computer sortiert. Dazu wird die Durchführung des Seletion Sort Algorithmus beschrieben, wobei die nicht betrachteten Objekte jeweils in den mitgelieferten Beuteln versteckt werden können.

Bei dieser Übung ist auch eine Gruppengröße von jeweils vier Spielern vertretbar, sodass man durch die Verteilung der vier Objekttypen und drei weiteren Beutelpaaren mit zwei der Lernumgebungen auskommen könnte. Bei kleiner Klassengröße kann das Spiel auch in Einzelarbeit durchgeführt werden. Dadurch wird die Aktivität jedes Spielers erhöht, erlaubt dafür allerdings nicht „einen Schritt zurückzutreten“ und das Vorgehen der Mitspieler zu beobachten. Das Spiel kann allerdings auch im Klassenverband durchgeführt werden, indem die 15 Sockenkarten auf Schüler verteilt werden, welche dann von anderen Schülern entsprechend der Punktanzahl auf den Socken sortiert werden können.

Suchen in einer sortierten / unsortierten Struktur (Spiel 3)

Hier soll explorativ herausgefunden werden, wie die Suchstrategie verbessert werden kann, wenn eine sortierte Struktur, egal ob diese nun als Stapel oder als „Aufreihung“ (Liste) vorliegt. Im unsortierten Fall bleibt nur die Option, jedes Objekt durchzugehen und die Mitspieler, welche das gesuchte Objekt kennen, zu fragen, ob es sich um das richtige Objekt handelt (lineare Suche). Im sortierten Fall können Spieler dann gegeneinander antreten, um mit ihrer Strategie möglichst wenig Versuche zum Finden des gesuchten Objekts zu benötigen.

Durch mehrfaches Spielen können die Spieler das Verfahren der binären Suche herausfinden. Zusätzlich kann durch das Festhalten der benötigten Versuche erkannt werden, dass es sich bei der linearen Suche um ein aufwändigeres Verfahren handelt als bei der binären Suche. Das Verfahren kann dann auch mithilfe des mitgelieferten Binärbaums illustriert werden.

Schlusswort

Die Lernumgebung ist im Unterricht vielseitig einsetzbar, da das Spiel für jede Klassenstufe sowie die vorgesehenen Lernziele und die Auswahl der Spiele variiert werden können. Bei niedrigeren Klassenstufen bietet sich vor allem die Einbettung in die mitgelieferte Geschichte zur Motivation an und bei höheren Klassenstufen können Aspekte, die durch die Materialien aufgegriffen werden, wie die Komplexität der Algorithmen, tiefergehend behandelt werden. Zu beachten ist außerdem, dass in der Lernumgebung keine Materialien zur Sicherung der Lerninhalte enthalten sind, sodass diese von der unterrichtenden Lehrkraft bereitgestellt werden müssen.