Digitale Grundbildung: Computational Thinking
Table of Contents
- Algorithmen
- Was sind Algorithmen?
- Algorithmen - Papier falten
- Modellierung
- Was ist Modellierung? (Aktivitätsdiagramme)
- Aktivitätsdiagramm- Aufgaben
- Codierung
- Codierung im Alltag
- Eigene Codierungen
- Programmierung
- Ozobots zum Kennenlernen
- Ozobots - Grundbefehle
- Ozotown
Was sind Algorithmen?
Ein Algorithmus ist eine Arbeitsanleitung zur Lösung eines Problems, die so präzise formuliert ist,[br]dass sie von einem Computer ausgeführt werden kann.[br]
Jeder Algorithmus soll...
[list=1][*]aus einfachen, eindeutigen Anweisungen bestehen[/*][*]in einer geeigneten Sprache formuliert sein[/*][*]sequentiell (schrittweise) durchführbar sein[/*][/list]
Der in einer, für Menschen, verständlichen Sprache beschriebene Algorithmus wird dann in eine[br]Programmiersprache (zum Beispiel JAVA, PHP oder C) übersetzt. Einen in einer Programmiersprache codierten Algorithmus bezeichnet man als Quelltext (auch Quellcode).
Wichtige Algorithmen sind, zum Beispiel:
[list][*]Sortieralgorithmen[/*][*]Suchalgorithmen[/*][*]Paging Algorithmen[/*][/list]
Aber auch im Alltag gibt es sehr viele Algorithmen, wie zum Beispiel Kochrezepte oder andere Anleitungen. Wenn du deinem Freund erklärt, wie man am besten einen Zauberwürfel löst, dann ist das auch ein Algorithmus.
Hier findest du als Beispiel einen einfachen Algorithmus - nämlich den zum Starten eines Computers:
[list=1][*]Strom einschalten[/*][*]Startknopf des Computers drücken[/*][*]Computer hochfahren lassen[/*][*]Ein Konto aussuchen[/*][*]Passwort eingeben (sich anmelden)[/*][/list]
Was ist Modellierung? (Aktivitätsdiagramme)
[size=100]Ein Modell ist eine Abbildung der Wirklichkeit. Modellierungen werden dazu verwendet, Sachverhalte übersichtlich darzustellen. Für die Informatik ist die Modellierung als Vorbereitung für jegliche Projekte zu sehen. Vergleichbar dazu sind die mathematischen Berechnungen und Zeichnungen eines Architekten, bevor eine Brücke gebaut wird.[/size][br][br]
Verschiedene Darstellungsarten:
[size=100]Um unterschiedliche Anforderungen an Modelle zu erfüllen, gibt es eine große Anzahl an verschiedenen Diagrammtypen, die ein Modell aus unterschiedlichen Blickwinkeln zeigen und somit spezielle Anforderungen unterstützen.[br][br]Die Bilder unten zeigen verschiedene Diagrammtypen. Genauer ansehen wollen wir uns heute aber nur das so genannte Aktivitätsdiagramm.[/size]
Aktivitätsdiagramm:
[size=100]In einem Aktivitätsdiagramm werden allgemeine Abläufe dargestellt. Sie geben eine Reihe von Aktivitäten an, die von einem Anfangszustand zu einem Endzustand führen. Hier im Beispiel wird ein Spielzug eines „Mensch, Ärger dich nicht!“-Spiels gezeigt. Wie das Beispiel zeigt, kann es auch zu Verzweigungen kommen, und zwar dann, wenn unterschiedliche Voraussetzungen unterschiedliche Aktivitäten erfordern. So gibt es bei dem Beispiel die Möglichkeit, dass das Feld, auf das man ziehen möchte, besetzt ist oder nicht. Je nachdem wird eine andere Aktivität durchgeführt.[/size]
Aktivitätsdiagramm
Aktivitätsdiagramm
Andere Diagrammtypen sind:
Das Entity-Relationship-Diagramm
Das Klassendiagramm
Das Use-Case-Diagramm
Das Flow-Chart-Diagramm
Kapitel inhaltlich bearbeitet?
Codierung im Alltag
Das Ziel der [b]Codierung[/b] ist es, Informationen so aufzubereiten, dass sie von denjenigen für die sie gedacht sind, sofort “gelesen” werden können. [br][br]Sprachliche Codierung ist aber aufwendig und es werden Dinge wie Wörterbücher, Grammatiken usw. benötigt. Dies verschlingt viel Zeit, und Zeit ist Geld. Ein Werbespot kann im Fernsehen schnell tausende Euro kosten. [br] [br]Deswegen werden häufig Erkennungszeichen verwendet, welche schnell zu decodieren sind. Vielleicht ist es dir nicht ganz bewusst, aber du decodierst ständig Zeichen!
Aufgabe
Was beudeuten die oben gezeigten Bilder? Decodiere Sie!
Aufgabe
Fallen dir Symbole (Zeichen) ein, die du täglich decodierst? Schreibe die Beispiele auf, die dir einfallen.
Kapitel inhaltlich bearbeitet?
Ozobots zum Kennenlernen
Vor dir siehst du einen Ozobot. Ozobots sind kleine Roboter, die du mit verschiedenen Farbcodes programmierst.[br][br]Schalte ihn erstmal ein. Dazu drückst du den Knopf, den du seitlich über einem der Räder findest, so lange bis der Ozobot aufleuchtet.
Aufgabe
Der Ozobot fährt gerne Linien nach. Nimm den schwarzen Filzstift und zeichne damit eine Linie auf ein Blatt Papier. Setze den Ozobot auf den Anfang der Linie und sieh zu was er macht.
Aufgabe
Zeichne auch mit den anderen farbigen Filzstiften eine Linie und setze den Ozobot auf den Anfang der Linie. Was kannst du beobachten?
Aufgabe
Zeichne zwei verschiedene Schlangenlinien, in etwa so wie auf dem Bild unten. Auf welcher Linie fährt der Ozobot schneller?
Aufgabe
Übertrage die beiden Linien unten auf ein Blatt Papier und lasse den Ozobot darauf fahren. Auf welcher Linie fährt er schneller? Begründe deine Antwort!
Aufgabe
Untersuche, ob der Ozobot auch auf andere Farbcodes reagiert. Am Besten machst du das, in dem du wie auf dem oberen Bild, Linien mit Farbcodes am Anfang auf zeichnest und den Ozobot darauf fahren lässt.[br][br]Wenn du Farbcodes findest, notiere sie und beschreibe, wie sie sich auf den Ozobot auswirken.
Aufgabe
Male eine Kreuzung, wie auf dem Bild unten, auf ein Blatt Papier und lass den Ozobot mehrmals darüber fahren. Was kannst du beobachten?
