Lernen mit Code Jumper : Lektionen, Lektion 11 Auswahl und Zufall

Ziele der Lektion

Schüler werden:

• in der Lage sein, Programme zu entwickeln, die Auswahlen und zufällige Werte verwenden

Erwartete Ergebnisse

• Alle Schüler: beschreiben können, was eine Auswahl mit Zufallswerten ist
• Die meisten Schüler: in der Lage sein, Programme nachzubilden, die Auswahlen und zufällige Werte verwenden
• Einige Schüler: in der Lage sein, eigene Programme zu erstellen, die Auswahlen, zufällige Werte und Schleifen verwenden

Lektionsstruktur

• Theorie
• Angeleitete Code Jumper-Aktivität
• Erkundung
• Standards und Überprüfung des Verständnisses

Ressourcen

• Code Jumper-Lehrvideos
  • Code Jumper-App: https://www.youtube.com/watch?v=vg72YPz6CWY
  • Der Hub: https://www.youtube.com/watch?v=KGb51PW9zJQ&lis=
  • Abspiel- und Pause-Pod: https://www.youtube.com/watch?v=446jCw8qcDI&t=
  • Auswahl- und Zusammenführ-Pod: https://www.youtube.com/watch?v=Lx7EnNcjUrU
  • Stecker: https://www.youtube.com/watch?v=hTy8moSohlE
  • Schleifen-Pod: https://www.youtube.com/watch?v=EFKbKLlD3HI
• Code-Karten

Wichtige Begriffe

• Auswahl: Eine Struktur in der Programmierung, bei der das Programm im Fall einer Frage anhand der Antwort entscheidet, was als nächstes zu tun ist. (Dies wird manchmal auch als „Wenn-dann-sonst“-Bedingung bezeichnet.)
• Zufallswert: Ein Wert, der sich in einem Computerprogramm in Abhängigkeit von den möglichen Ergebnissen der Programmsequenz ändert (vergleichbar mit: Würfeln)

Ziel

Einführung in das Konzept einer Auswahlstruktur und von Zufallswerten in der Programmierung und wie Schüler diese auf ihre eigenen Programme anwenden können.

Begriffe

• Zufallswert: ein Wert, der zufällig aus einer bestimmten Gruppe von Werten ausgewählt wird. Der Wert ist erst bekannt, wenn er generiert wurde.

Materialien

Ein Satz von fünf tastbaren Würfeln pro Schüler (legen Sie die Würfel in kleine Tüten, um sie leicht verteilen zu können).

Zählblatt für Zufallswerte (ein Beispiel befindet sich am Ende der Lektion).

Anweisungen

1. Teilen Sie die Schüler in Gruppen von drei bis vier Kindern ein. Verteilen Sie die Zählblätter für Zufallswerte an die Spieler. Diese können auch elektronisch oder über die Informatik-Notizbücher ausgeteilt werden.
2. Erklären Sie den Schülern, dass sie mit ihrer Kleingruppe ein Würfelspiel spielen und die Zufallswerte ihrer Würfel auf ihrem Zählblatt für Zufallswerte festhalten werden.
3. Weisen Sie die Schüler an, den Anweisungen zu folgen. Lehrer können das Spiel bei Bedarf auch vorführen.
   • Spielanleitung für „Zufallswerte“
     1. Für Spiel Nr. 1: Ein Spieler in der Gruppe sagt eine Zahl zwischen eins und sechs.
     2. Jeder Spieler würfelt mit allen Würfeln aus seiner Tüte. Dies zählt als Versuch Nummer 1.
     3. Alle Würfel, die die gewählte Zahl zeigen, werden zur Seite gelegt.
     4. Die Spieler würfeln alle Würfel, die nicht mit der gewählten Zahl übereinstimmen, und zählen dies als Versuch Nummer zwei.
     5. Die Spieler wiederholen diesen Vorgang, bis alle Würfel die gewählte Zahl zeigen.
     6. Die Spieler notieren die Anzahl der benötigten Versuche auf ihrem Zählblatt für Zufallswerte.
     7. Wenn alle Spieler die erste Runde beendet haben, sagt ein anderer Spieler eine Zahl zwischen eins und sechs und die Gruppe wiederholt diesen Vorgang.
   • Wenn der Schüler z. B. die Zahl 5 sagt, würfelt die Gruppe so lange, bis jeder Würfel die Zahl 5 zeigt. Im Verlauf nimmt die Anzahl der geworfenen Würfel ab, bis schließlich alle Würfel die gleiche Zahl zeigen. Die Schüler notieren die Zahl, die sie zu erhalten versuchen.

     Spieloptionen: Der Lehrer kann für jeden Durchgang einen Gewinner ermitteln. Der Schüler mit den wenigsten Würfen wird zum Sieger erklärt.

4. Sobald alle Gruppen ihre Spiele beendet und ihre Ergebnisse aufgezeichnet haben, lassen Sie sie zusammenarbeiten und drei Beobachtungen in Bezug auf die Daten festhalten, die sie auf dem Zählblatt für Zufallswerte gesammelt haben.
5. Weisen Sie die Schüler an, drei in ihrer Gruppe gemachte Beobachtungen in ihre Informatik-Notizbücher zu schreiben.
6. Bitten Sie alle Kleingruppen, jeweils ein Gruppenmitglied auszuwählen, das die Beobachtungen der Klasse vorstellt. Während sich die Gruppen austauschen sammelt der Lehrer die Beobachtungen.

Abschluss

Rekapitulieren Sie die Definition des Zufallswertes mit den Schülern. Helfen Sie ihnen, zu verstehen, dass der Zufallswert beim Würfelspiel die Anzahl der benötigten Würfe war, bis alle Würfel die gleiche Zahl zeigten. Bitten Sie die Schüler, Zufallswerte aus unserem Alltag aufzuzählen.

Ziel

Schüler sollen in die Lage versetzt werden, Programme zu entwickeln, die Auswahlen und zufällige Werte verwenden.

Begriffe

Zufallswert: ein Wert, der zufällig aus einer bestimmten Gruppe von Werten ausgewählt wird. Der Wert ist erst bekannt, wenn er generiert wurde.

Materialien

• Code Jumper-Kit
• Abspiel-Pods
• Auswahl-Pod
• Zusammenführ-Pod
• Zufall-Stecker

Anweisungen

1. Weisen Sie die Schüler an, 4 Abspiel-Pods, 1 Auswahl-Pod, 1 Zusammenführ-Pod und den Zufall-Stecker aus dem Kit zu nehmen.
2. Erklären Sie noch einmal den Auswahl-Pod und den Zusammenführ-Pod. Erklären Sie, dass mit einer Auswahl bestimmt wird, welchen Weg ein Programm nimmt. Das ist wie wenn man an eine Weggabelung kommt und sich für einen Weg entscheidet. Der Zusammenführ-Pod führt das Programm wieder zusammen. Das ist wie bei zwei Pfaden, die zu einem werden.
3. Bitten Sie die Schüler, den Auswahl-Pod mit einem Strang des Hubs zu verbinden. Verbinden Sie dann jeweils einen Abspiel-Pod mit den Anschlüssen neben den Speichen des Auswahl-Pods. Die Schüler können ein beliebiges Soundset auswählen, wobei sie darauf achten sollten, dass jeder Sound anders ist.
4. Erklären Sie, dass beide Drehregler am Auswahl-Pod auf einen beliebigen Wert zwischen 1 und 8 eingestellt werden können, und dass das Programm, wenn die Aussage wahr ist, den Weg des Drehreglers mit zwei Speichen wählt. Wenn die Aussage nicht wahr ist, wählt das Programm den Weg des Drehreglers mit drei Speichen.
5. Bitten Sie die Schüler, die Werte der Regler auf dem Auswahl-Pod einzustellen und vorherzusagen, welchen Weg das Programm nehmen wird. Wiederholen Sie diese Aufgabe mehrfach, bis die Schüler das Konzept verstanden haben.
6. Führen Sie den Zufall-Stecker ein. Bitten Sie die Schüler, den Zufall-Stecker aus dem Code Jumper-Kit zu nehmen. Der Zufall-Stecker ist ähnlich wie der Konstanten-Stecker, aber statt eines festen Wertes erzeugt der Zufall-Stecker bei jedem Ausführen des Programms einen Zufallswert zwischen 1 und 8. Erklären Sie, dass ein Zufallswert eine Zahl ist, die zufällig von einem Computer erzeugt wird. Dies ist ähnlich wie bei Würfeln, da man auch hier nicht weiß, welchen Wert man erhalten wird.
7. Geben Sie den Schülern Zeit, ein Programm mit dem Auswahl-Pod zu erstellen. Die Schüler sollten ein Programm erstellen, das den Hub, 4 Abspiel-Pods, den Auswahl-Pod, den Zusammenführ-Pod und (optional) den Pause-Pod enthält. Die Schüler können ein Soundset ihrer Wahl verwenden. Erinnern Sie die Schüler daran, ihre Programme auf Fehler zu prüfen.
8. Bitten Sie die Schüler, ihren Code in ihren Informatik-Notizbüchern zu notieren. Machen Sie sie darauf aufmerksam, wie die Bedingung gelesen wird, wenn der Auswahl-Pod angeschlossen ist. Fragen Sie die Schüler, warum BEENDEN WENN wichtig ist (korrekte Antwort: WENN ist das Ende der Bedingung).
9. Lassen Sie die Schüler den Zufall-Stecker in den Drehregler mit zwei Speichen am Auswahl-Pod einführen, ohne „Play“ zu drücken. Machen Sie sie darauf aufmerksam, wie die Bedingung mit dem Zufall-Stecker gelesen wird (korrekte Antwort: das Wort „Zufall“ erscheint in der ersten Zeile der WENN-Bedingung).
10. Bitten Sie die Schüler dann, den Drehregler mit drei Speichen auf 3 zu stellen und vorherzusagen, was passiert, wenn sie „Play“ drücken. Bitten Sie die Schüler, ihre Vorhersage in ihren Informatik-Notizbüchern zu notieren. (Korrekte Antwort: Wenn die Bedingung erfüllt ist, wählt das Programm den Weg des Drehreglers mit zwei Speichen. Wenn die Bedingung nicht erfüllt ist, wählt das Programm den Weg des Drehreglers mit drei Speichen.)
11. Bitten Sie die Schüler, das Programm noch einige Male laufen zu lassen, damit sie sehen, wie sich der Wert des Drehreglers mit zwei Speichen durch den Zufall-Stecker ändert.

Abschluss

• Bitten Sie die Schüler zu erklären, was eine Auswahl ist und ein Beispiel zu geben, wie sie in dieser Lektion eine Auswahl verwendet haben.
• Bitten Sie die Schüler, die Funktion des Zufall-Steckers zu erklären und ein Beispiel zu nennen, wie sie ihn in dieser Lektion verwendet haben.

Ziel

Die Schüler erstellen ein Programm für eine Geschichte mit mehreren Enden.

Begriffe

• Zufallswert: ein Wert, der zufällig aus einer bestimmten Gruppe von Werten ausgewählt wird. Der Wert ist erst bekannt, wenn er generiert wurde.

Materialien:

• Code Jumper-Kit: Hub, Abspiel-Pods, Schleifen-Pods, Pause-Pods, Auswahl-Pod, Zusammenführ-Pod
• Zufall und Auswahl, Codekarte 1: Helen’s Story mit Schleife
• Zufall und Auswahl, Codekarte 2: Helen’s Story mit Schleife und Zufall-Stecker
• Helen’s Story, Karte 1
• Helen’s Story, Karte 2

Anweisungen

1. Geben Sie den Schülern eine Kopie von Auswahl und Zufall, Codekarte 1: Helen’s Story mit einer Schleife.
2. Bitten Sie die Schüler, das Programm für Helen’s Story mit Codekarte 1: Helen’s Story mit einer Schleife herzustellen. Lassen Sie die Schüler überlegen, wie man ein Programm nach dem Auswahl-Pod wieder zusammenführen kann. (Korrekte Antwort: Verwendung des Zusammenführ-Pods.) Tipp: Die Auswahl- und Zusammenführ-Pods lassen sich als Weggabelung beschreiben, an der man einen Weg wählt und dann wieder auf die Hauptstraße zurückgeht.
3. Bitten Sie die Schüler, das Programm abzuspielen und zu sehen, welchen Weg der Auswahl-Pod genommen hat. Fragen Sie die Schüler: Was muss geändert werden, um den anderen Weg des Auswahl-Pods zu nehmen? (Korrekte Antwort: Einstellung der Drehregler des Auswahl-Pods.) Geben Sie den Schülern ein paar Minuten Zeit, um bei laufenden Programmen die Einstellungen der Drehregler zu ändern.
4. Fragen Sie die Schüler: Wie schafft man es, dass sich das Programm wiederholt? (Korrekte Antwort: Verwendung einer Schleife.)
5. Bitten Sie die Schüler, das von ihnen erstellte Programm in eine Schleife zu integrieren und den Schleifen-Pod so einzustellen, dass es viermal wiederholt wird.
6. Lassen Sie die Schüler den Zufall-Stecker im Kit suchen. Erinnern Sie die Schüler daran, dass der Zufall-Stecker bei jedem Programmdurchlauf einen zufälligen Wert zwischen 1 und 8 erzeugt. In diesem Programm wird er im Auswahl-Pod verwendet, er kann aber auch mit anderen Befehls-Pods verwendet werden.

   

7. Stecken Sie den Zufall-Stecker im Auswahl-Pod in den Drehregler mit zwei Speichen und stellen Sie den Drehregler mit drei Speichen auf 4.
8. Lassen Sie die Schüler in ihren Informatik-Notizbüchern notieren, wie die Geschichte nach den vier Wiederholungen in der Schleife endet.
   • Beispiel:

     Schleifennummer	Ende:
     	Drehregler mit zwei Speichen = 1
     	Drehregler mit drei Speichen = 2
     1
     2
     3
     4
     Zweiter Durchlauf
     1
     2
     3
     4

9. Ändern Sie den Wert am Drehregler mit drei Speichen und prüfen Sie, ob sich das Ergebnis dadurch ändert. Führen Sie einige weitere Durchläufe durch. Aufzeichnung im Informatik-Notizbuch.
10. Teilen Sie Auswahl und Zufall, Codekarte 2: Helen’s Story mit einer Schleife und Zufall-Stecker, aus. Die Schüler stecken den Zufall-Stecker im Auswahl-Pod in den Drehregler mit zwei Speichen und stellen den Drehregler mit drei Speichen auf 4. Tipp: Wenn sie den Drehregler mit drei Speichen auf 4 stellen, erhöht sich die Chance, beide Geschichten zu hören.

Abschluss

• Fragen Sie die Schüler: Habt ihr einen Unterschied bemerkt, als der Drehregler mit drei Speichen von 4 geändert wurde? Habt ihr ein Ende häufiger gehört? Warum ist das wohl so?
• Fragen Sie die Schüler: Wann könnte die Verwendung des Zufall-Steckers bei der Erstellung eines Programms sinnvoll sein?

CSTA-Standards*

• 1A-AP-12: Entwickeln von Plänen, die den Ablauf, die Ziele und die erwarteten Ergebnisse eines Programms beschreiben.
• 1B-AP-10: Erstellen von Programmen, die Sequenzen, Ereignisse, Schleifen und Bedingungen enthalten.

Nationaler Lehrplan von 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 zielgerichtet einsetzen, um digitale Inhalte zu erstellen, zu organisieren, zu speichern, zu bearbeiten 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 physischer 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.

Abschließende Aktivitäten und Überprüfung des Verständnisses

Bitten Sie die Schüler, ein Szenario in ihr Informatik-Notizbuch einzutragen, in dem eine zufällige Auswahl getroffen wird (Beispiel: Auswahl einer bestimmten Süßigkeit aus einer Tüte)

Codekarten für die Lektion „Auswahl und Zufall“

Auswahl und Zufall, Schüler-Codekarte 1: Helen’s Story mit einer Schleife

• Sound-Kategorie: Beispiel-Sounds
• Soundset: Helen’s Story

STRANG 2 Helen’s Story

WIEDERHOLE 4 Mal

SPIELE Helen is looking for her friends mit 1-facher Geschwindigkeit

SPIELE She thinks they might be in the mit 1-facher Geschwindigkeit

SPIELE Haunted house mit 1-facher Geschwindigkeit

SPIELE She opens the door mit 1-facher Geschwindigkeit

WENN 5>8

SPIELE Her friends jump out and yell surprise! mit 1-facher Geschwindigkeit

SONST

SPIELE She sees a ghost and screams! mit 1-facher Geschwindigkeit

BEENDEN WENN

PAUSE für 1 Takt

SCHLEIFE BEENDEN

STRANG BEENDEN

Auswahl durch Schüler und Zufall, Codekarte 2: Helen’s Story mit Schleife und Zufall-Stecker

• Sound-Kategorie: Beispiel-Sounds
• Soundset: Helen’s Story

STRANG 1 Helen’s Story

WIEDERHOLE 4 Mal

SPIELE Helen is looking for her friends mit 1-facher Geschwindigkeit

SPIELE She thinks they might be in the mit 1-facher Geschwindigkeit

SPIELE Haunted house mit 1-facher Geschwindigkeit

SPIELE She opens the door mit 1-facher Geschwindigkeit

WENN Zufall > 4 dann

SPIELE Her friends jump out and yell surprise! mit 1-facher Geschwindigkeit

SONST

SPIELE She sees a ghost and screams! mit 1-facher Geschwindigkeit

BEENDEN WENN

PAUSE für 1 Takt

SCHLEIFE BEENDEN

STRANG BEENDEN

Spielerkarte „Zählblatt für Zufallswerte“