Lernen mit Code Jumper: Lektionen, Lektion 6 Schleifen

Unterrichtsziele

Die Schüler sollen:

• verstehen, dass der Schleifenbefehl in Computerprogrammen eine Wiederholung bedeutet
• lernen, wie sie Programme unter Verwendung des Schleifenbefehls erstellen können

Erwartete Ergebnisse

Die Schüler sollen:

• Alle Schüler: erklären können, was ein Schleifenbefehl ist und warum wir sie benutzen
• Die meisten Schüler: eine Programmreihenfolge unter Verwendung eines Schleifenbefehls neu erstellen können
• Einige Schüler: eine ursprüngliche Reihenfolge erstellen können, die eine Schleife erforderlich macht

Struktur des Unterrichtsplans

• Getrennte Aktivität
• Geführte Aktivität mit Code Jumper
• Untersuchung
• Standards und Verständnisüberprüfung

Grundwortschatz

Schleife: Eine Methode, Befehle in einem Computerprogramm so zu organisieren, dass sie eine Reihenfolge von Anweisungen eine erforderliche Anzahl mal wiederholen. Im Falle des Code Jumper Schleifen-Pods wird die Schleife die Reihenfolge eine eingestellte Anzahl mal wiederholen.

Wiederholung: Wiederholung eines Befehlssatzes in einem Computerprogramm unter Verwendung einer Schleife.

Ressourcen

• Code Jumper Lehrvideos
  • Der Hub: https://www.youtube.com/watch?v=KGb51PW9zJQ&lis=
  • Play and Pause Pod: https://www.youtube.com/watch?v=446jCw8qcDI&t=
  • Schleifen-Pod: https://www.youtube.com/watch?v=EFKbKLlD3HI
• Code-Karten

Anweisung zur Einrichtung

• Beispielprogramm, das vom Lehrer eingerichtet und ausgeführt wird: Innerhalb einer Schleife bis drei zählen
  • Soundset: Beispielsounds: Zahlen in Strang 1

  STRANG 1 Zahlen

  SCHLEIFE 4 Mal wiederholen

  SPIELE Eins mit 1-facher Geschwindigkeit

  SPIELE Zwei mit 1-facher Geschwindigkeit

  SPIELE Drei mit 1-facher Geschwindigkeit

  SCHLEIFE BEENDEN

  STRANG BEENDEN

• Programm, das vom Lehrer durchgeführt wird:

  Soundset: Beispielsounds: Percussion auf Strang 2

  STRANG 2 Percussion

  SCHLEIFE 6 Mal wiederholen

  SPIELE Snare Trommel mit 1-facher Geschwindigkeit

  SPIELE Hi-Hat 2 mit 1,5-facher Geschwindigkeit

  SCHLEIFE BEENDEN

  STRANG BEENDEN

Zielsetzung

Stellen Sie den Schülern das Konzept einer Schleife vor und erklären Sie, wie die Schleife modifiziert werden kann, um eine Reihenfolge von Schritten eine erforderliche Anzahl mal zu wiederholen.

Wortschatz

Schleife: Eine Methode, Befehle in einem Computerprogramm so zu organisieren, dass sie eine Reihenfolge von Anweisungen eine erforderliche Anzahl mal wiederholen. Im Falle des Code Jumper Schleifen-Pods wird die Schleife die Reihenfolge eine eingestellte Anzahl mal wiederholen.

Wiederholung: Wiederholung eines Befehlssatzes in einem Computerprogramm unter Verwendung einer Schleife.

Materialien

• Informatik-Notizbücher
• Whiteboards (eine pro Gruppe) / Whiteboardstifte (ein Stück pro Gruppe)
• Computer
• Bestimmen Sie die Materialien, die für die Aufzeichnungen in ihrem spezifischen Klassenzimmer benötigt werden

Anweisungen

1. Teilen Sie die Schüler, je nach Größe der Klasse, in Dreier- bis Fünfergruppen ein.
2. Lassen Sie die Schüler in kleinen Gruppen am Whiteboard zusammensitzen und eine Person in ihrer Gruppe auswählen, um ihre Ideen für die folgende Aktivität aufzuschreiben
3. Erklären Sie, dass zuerst jede Gruppe ihre Vorstellung erklären soll. Der Lehrer zeichnet danach die Vorschläge jeder einzelnen Gruppe auf, indem er sie entweder auf das Whiteboard im Klassenzimmer aufschreibt oder auf einen Schirm projiziert.
4. Bitten Sie jede Gruppe, drei Ideen über Dinge auf ihr Whiteboard aufzuzeichnen, die sie mehrfach nacheinander machen müssen. (Beispiele: Mathematische Aufgaben lösen, Papiere verteilen, Tischplätze decken, Seilspringen, Runden im Fitnessstudio laufen, einen Basketball werfen, ein Klavierstück üben.)
5. Nachdem jede Gruppe drei Ideen hat, bringen Sie die Klasse wieder zusammen und bitten Sie einen Schüler aus jeder Gruppe, die Ideen seiner Gruppe vorzustellen. Zeichnen Sie die Ideen aufs Whiteboard des Klassenzimmers auf oder projizieren Sie sie auf einen Schirm.
6. Weisen Sie die Schüler an, die Liste der Ideen, über die in der Klasse gesprochen wurde, in ihren Informatik-Notizbüchern aufzuschreiben, damit sie sich an Beispiele für repetitive Aufgaben oder Schleifen erinnern können.
7. Erklären Sie den Schülern, dass es häufig Aufgaben gibt, die wir eine bestimmte Anzahl Mal oder bis die Aufgabe gelöst ist, ausführen müssen. Zum Beispiel, wenn man ihnen sagen würde, Kisten von einem Platz zum anderen zu bewegen, würden sie nicht nur eine Kiste bewegen und dann nichts mehr machen, bis jemand sie anweist, eine andere Kiste zu bewegen. Statt dessen würden sie die Kisten nacheinander bewegen, bis keine Kisten mehr auf dem ersten Platz übrig sind.
8. Sagen Sie den Schülern, dass Aufgaben, die sie immer und immer wieder erledigen müssen, in der Computerprogrammierung als repetitive Aufgaben oder Schleifen bezeichnet werden.
9. Erklären Sie, dass Computer sehr gut in sich wiederholenden Aufgaben sind, weil es ihnen nicht langweilig wird und sie nicht ermüden, und dass sie sehr gut darin sind, Dinge jedes Mal so zu machen, wie es ihnen gesagt wurde.

Abschluss

Sagen Sie den Schülern, dass repetitive Aufgaben in der Computerprogrammierung, als Schleifen bezeichnet werden. Wenn die Schüler einen Schleifen-Befehl verwenden, wird die Reihenfolge wiederholt, bis sie durch die Zahl der Wiederholungen, die sie programmiert haben, gestoppt wird.

Zielsetzung

Die Schüler sollen:

• Befehle identifizieren, die wiederholt werden
• das Konzept des Schleifen-Befehls kennenlernen und lernen, wie man Befehle, die wiederholt werden müssen, in eine Schleife einbauen kann

Wortschatz

Schleife: Eine Methode, Befehle in einem Computerprogramm so zu organisieren, dass sie eine Reihenfolge von Anweisungen eine erforderliche Anzahl mal wiederholen. Im Falle des Code Jumper Schleifen-Pods wird die Schleife die Reihenfolge eine eingestellte Anzahl mal wiederholen.

Wiederholung: Wiederholung eines Befehlssatzes in einem Computerprogramm unter Verwendung einer Schleife.

Materialien

• Informatik-Notizbuch
• Schleifen-Code-Karte: Innerhalb einer Schleife bis drei zählen

Anweisungen

1. Stellen Sie den Schülern das Konzept vor, das gleiche Ding mehr als ein mal abzuspielen. Erklären Sie, dass eine Schleife einem Programmierer ermöglicht, die gleiche Handlung mehrfach nacheinander auszuführen.
2. Bitten Sie die Schüler, nachzudenken und dann in ihren Informatik-Notizbüchern aufzuzeichnen, wie man Code Jumper dazu bringen kann, die Reihenfolge der Zahlen 1, 2, 3, 4 drei Mal nacheinander abzuspielen.
3. Teilen Sie die Schüler in Zweier- bis Dreiergruppen ein. Bitten Sie die Schüler, in ihren Gruppen mit ihren Abspiel-Pods und dem Hub das Programm nur mit Verwendung der Abspiel-Pods zu erstellen.
4. Gruppieren Sie die Schüler um und besprechen Sie, was die Schüler herausgefunden haben. Fragen Sie die Schüler: Hat es geklappt? Konnten sie das Programm vier Mal bis 3 Hochzählen erstellen? Falls nicht, warum nicht? Was braucht ihr noch, das nicht vorhanden war?
5. Stellen Sie den Schülern den Schleifen-Pod vor. Erklären Sie, dass eine Schleife zur Wiederholung eines Befehlssets verwendet werden kann. Dies wird in der Programmierung als Wiederholung bezeichnet.
6. Weisen Sie die Schüler an, den Schleifen-Pod in die Hände zu nehmen. Zeigen Sie ihnen den Drehregler, die Kabel und die Anschlüsse. Erklären Sie, dass die Schleife durch das kürzere Kabel mit dem Hauptprogramm verbunden wird. Die Schleife selbst beginnt mit dem Befehl-Pod, der an den rechten Anschluss an der unteren Seite des Schleifen-Pods angeschlossen ist und sie endet mit dem Befehl-Pod, der mit dem längeren Kabel des Schleifen-Pods verbunden ist. Erklären Sie, dass sich das Hauptprogramm mit dem Befehl-Pod fortsetzt, der an den Anschluss an der rechten oberen Seite des Schleifen-Pods angeschlossen ist. Erklären Sie, dass sie mit dem Drehregler auf dem Schleifen-Pod auswählen können, wie viele Male die Schleife wiederholt wird.

7. 

9. Bitten Sie die Schüler, das Programm Bis Vier Hochzählen unter Verwendung des Schleifen-Pods zu erstellen. Bitten Sie die Schüler, festzustellen, wie viele Abspiel-Pods sie benötigen, wenn sie ein Programm unter Verwendung einer Schleife erstellen. Legen Sie die restlichen Abspiel-Pods zur Seite.

   

   

10. Bestimmen Sie die Reihenfolge, nach der die Schüler die Pods anschließen sollen, so dass jeder an die Reihe kommt. Weisen Sie darauf hin, dass die Schleife im Uhrzeigersinn läuft und beim gelben Drehregler beginnt. Das Programm beginnt mit dem Anschluss unten rechts über die Abspiel-Pods, zurück zum längeren Kabel des Schleifen-Pods unten links und dann zurück zum Drehregler. Es wird so oft wiederholt, wie dies vom Drehregler auf dem Schleifen-Pod festgelegt wird. Nachdem mit den Schleifen alles beendet ist, geht das Programm weiter und spielt ab, was nach dem Anschluss oben rechts kommt.
11. Nachdem alle Pods angeschlossen sind, lassen Sie das Programm ausführen, und, falls notwendig, die Fehler beheben.
12. Bitten Sie die Schüler, den Code in der Code Jumper App zu lesen oder durch Drücken der Play- und Stop-Tasten auf dem Hub auszugeben. Fragen Sie die Schüler: Woher wisst ihr, dass sich die Play-Befehle innerhalb der Schleife befinden? Wie unterscheidet sich der Code von dem Fall, wenn nur Abspiel-Pods angeschlossen sind? (Erwartete Antwort: Sie kommen zwischen den Befehlen SCHLEIFE und SCHLEIFE BEENDEN.)
13. Die Schüler können jetzt das Programm mit einer Schleife selbständig erstellen. Lassen Sie die Schüler eine Schleife unter Verwendung eines beliebigen Soundsets erstellen oder ein lokales Lied oder Rhythmus mit Wiederholungen aufzeichnen.
14. Stellen Sie die Frage, wie oft wir eine Schleife mit dem Schleifen-Pod höchstens abspielen können. Lassen Sie sie wissen, dass andere Computerprogramme die Befehle auch Millionen mal wiederholen können!

Abschluss

• Bitten Sie die Schüler, zu erklären, was eine Wiederholung ist und ein Beispiel zu geben, wie sie in dieser Lektion eine Wiederholung verwendet haben.
• Fragen Sie die Schüler, was ihrer Meinung nach der Vorteil der Verwendung einer Schleife ist. (Erwartete Antwort: Man kann ein Programm erstellen, das weniger Befehle verwendet.)

Zielsetzung

Die Schüler werden ein Programm mit acht Abspiel-Pods erstellen, die Sounds auf jedem Pod einstellen, das Programm ausführen und den Programmablauf verfolgen.

Wortschatz

Schleife: Eine Methode, Befehle in einem Computerprogramm so zu organisieren, dass sie eine Reihenfolge von Anweisungen eine erforderliche Anzahl mal wiederholen. Im Falle des Code Jumper Schleifen-Pods wird die Schleife die Reihenfolge eine eingestellte Anzahl mal wiederholen.

Wiederholung: Wiederholung eines Befehlssatzes in einem Computerprogramm unter Verwendung einer Schleife.

Materialien

Untersuchung-Code-Karte: Percussion

Anweisungen

1. Lassen Sie die Schüler sich das Beispielprogramm anhören: Untersuchung-Code-Karte: Percussion
2. Stellen Sie den Schülern folgende Fragen: Möglicherweise müssen Sie das Programm wiederholen, nachdem die Fragen zum ersten Mal gestellt werden.
   1. Verwendet das Programm eine Schleife? (Ja)
   2. Wie oft werden die Noten in der Schleife wiederholt? (6 Mal)
   3. Was ist die Reihenfolge der Noten innerhalb der Schleife? (Snare Trommel und dann Hi-Hat 2)
3. Bitten Sie die Schüler, den Code dieses Programms in ihren Informatik-Notizbüchern aufzuschreiben oder einzutippen.
4. Bitten Sie die Schüler, das Programm entsprechend dem Code, den sie aufgeschrieben haben, zu erstellen. Lassen Sie sie dann, falls nötig, die Fehler suchen und beheben.
5. Lassen Sie die Schüler mit einem komplizierteren Beispiel eine zweite Übung machen.
6. Eine alternative Aktivität besteht darin, dass die Schüler ihr eigenes Programm unter Verwendung eines beliebigen Soundsets erstellen, oder dass sie ein benutzerdefiniertes Soundset und ein Programm mit einer Schleife erstellen.

Abschluss

Lassen Sie die Schüler ihr Programm in ihren Informatik-Notizbüchern aufzeichnen und über andere Situationen nachdenken, wo sie Schleifen benutzen könnten.

CSTA K-12 Standards der Computerwissenschaft*

• 1B-AP-08: Mehrere Algorithmen für dieselbe Aufgabe miteinander vergleichen und verfeinern und bestimmen, welcher am besten geeignet ist.
• 1B-AP-10: Programme erstellen, die Reihenfolgen, Ereignisse, Schleifen und Bedingungen beinhalten.

National Curriculum of England* :

Schlüsselphase 1:

• Verstehen, was Algorithmen sind, wie sie als Programme in digitalen Geräten implementiert werden; und dass Programme durch Befolgen von genauen und eindeutigen Anweisungen ausgeführt werden.
• Einfache Programme erstellen, die Fehler in diesen Programmen finden und beheben
• Logische Argumentation verwenden, um das Verhalten einfacher Programme vorauszusagen
• Technologie gezielt einsetzen, um digitalen Inhalt zu erstellen, organisieren, speichern, manipulieren und abzurufen
• Die häufigsten Anwendungsfälle der Informationstechnologie auch außerhalb der Schule erkennen
• Technologie sicher und respektvoll benutzen, persönliche Informationen privat halten; identifizieren, wo man Hilfe und Unterstützung erhalten kann, wenn man Bedenken hinsichtlich Inhalten oder Kontakten im Internet oder anderen Online-Technologien hat

Schlüsselphase 2:

• Programme entwerfen, schreiben und fehlerfrei machen, die spezifische Aufgaben erledigen, einschließlich der Steuerung oder Simulation physikalischer Systeme; Probleme durch Zerlegen in kleinere Teile lösen
• Reihenfolge, Auswahl und Wiederholung in Programmen benutzen; mit Variablen und verschiedenen Formen von Input und Output arbeiten
• Logische Argumentation verwenden, um zu erklären, wie einige einfache Algorithmen funktionieren und wie man Fehler in Algorithmen und Programmen erkennt und korrigiert
• Suchtechnologien wirkungsvoll verwenden, verstehen wie Ergebnisse ausgewählt und geordnet sind und kritisch sein im Hinblick auf die Bewertung digitaler Inhalte
• Technologie sicher, respektvoll und verantwortungsvoll benutzen; akzeptables/inakzeptables Verhalten erkennen; mehrere Methoden identifizieren, Bedenken hinsichtlich Inhalten und Kontakten melden.

Schleifen-Code-Karte: Innerhalb einer Schleife bis drei zählen

Beispielprogramm, das vom Lehrer eingerichtet und ausgeführt wird: Innerhalb einer Schleife bis drei zählen

• Soundset: Beispielsounds: Zahlen in Strang 1

  STRANG 1 Zahlen

  SCHLEIFE 4 Mal wiederholen

  SPIELE Eins mit 1-facher Geschwindigkeit

  SPIELE Zwei mit 1-facher Geschwindigkeit

  SPIELE Drei mit 1-facher Geschwindigkeit

  SCHLEIFE BEENDEN

  STRANG BEENDEN

Untersuchung-Code-Karte: Percussion

Soundset: Beispielsounds: Percussion auf Strang 2

STRANG 2 Percussion

SCHLEIFE 6 Mal wiederholen

SPIELE Snare Trommel mit 1-facher Geschwindigkeit

SPIELE Hi-Hat 2 mit 1,5-facher Geschwindigkeit

SCHLEIFE BEENDEN

Untersuchung-Code-Karte: Klavier

Soundset: MIDI Instrumente: Klavier im Strang 3

STRANG 3 Klavier

SCHLEIFE 3 Mal wiederholen

SPIELE C5 mit 1/2 Takt

SPIELE D5 mit 1/2 Takt

SPIELE E5 mit 1/2 Takt

SPIELE F5 mit 1/2 Takt

SCHLEIFE BEENDEN

STRANG BEENDEN