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Homepage > Aktivitäten > Informatik > Programmieren > 1, 2, 3 ... > Klasse 1 bis 3 > 3: Das große Abenteuer > Einen Parcours programmieren

3.3: Einen Parcours programmieren

Autor/inn/en:
Publikation: 15.9.2016
Lernstufe: 2
Übersicht: Malaika sieht den Schatz am Meeresgrund, kann ihn aber nicht bergen. Ein kleines U-Boot soll den Schatz holen. Die Schüler erfinden eine Spra­che, um das U-Boot fernzusteuern.
Angestrebte Kenntnisse:
  • Maschinen:
    • Maschinen können Befehle (Anweisungen) ausführen.
    • Mit mehreren einfachen Anweisungen kann man eine komplexe Auf­gabe lösen.
  • Programmiersprache:
    • Mit einer Programmiersprache kann man einer Maschine Anweisungen geben.
    • Ein Programm ist ein Algorithmus, der in einer Programmiersprache formuliert wurde.
    • Ein Bug ist ein Fehler im Programm.
    • Ein klitzekleiner Bug kann manchmal große Auswirkungen haben.
Wortschatz: Programm, Programmiersprache, Befehl/Anweisung, Bug (sprich: Bagg; englisches Wort für "Fehler im Programm")
Dauer: eine Stunde
Material: Für jede Zweiergruppe: Für die Klasse:
  • ein Beamer oder das ausgedruckte Arbeitsblatt 15 als A3-Poster
  • ein Magnet, der das U-Boot darstellen soll
Herkunft: La main à la pâte, Paris

Ausgangssituation

Malaika ist dem Fluss gefolgt und hat das Meer erreicht. Sie läuft auf einem Steg bis weit aufs Meer hinaus. Sie entdeckt den Schatz am Meeresgrund. Aber wie soll sie ihn bergen? Zum Glück kommt gerade ein kleines U-Boot vor­bei, dem man einfach nur Befehle geben muss. Sie wird dem U-Boot sagen müssen, wie es zum Schatz gelangt.

Experimentieren: Eine Sprache erfinden, um das U-Boot zu steuern (in Zweiergruppen)

Der Lehrer projiziert das Arbeitsblatt 15 (Der Schatz im Korallenriff) an die Tafel. Darauf sieht man den Meeresgrund, ein Netz mit Fischen, Korallen und den Schatz. Das U-Boot muss einem bestimmten Parcours folgen, um an den Schatz zu kommen. In Zweiergruppen suchen die Schüler nach Anweisungen, um das U-Boot zum Schatz zu lotsen. Solche aufeinanderfolgenden Anweisun­gen nennt man ein Programm. Das U-Boot ist eine Maschine, die das Pro­gramm ausführt.

Die Regeln lauten: Das U-Boot kann immer nur um ein Kästchen vorrücken – nach oben, unten, rechts oder links; nicht diagonal. Die Schüler nehmen eine Spielfigur und überprüfen ihr Programm Schritt für Schritt.

Gemeinsame Erörterung

Eine Gruppe stellt ihr Programm der Klasse vor. Um zu überprüfen, was das Programm bewirkt, bewegen die Schüler eine Spielfigur (die das U-Boot dar­stellen soll) über das an die Tafel projizierte Gitter. Die Anweisungen des Pro­gramms werden strikt befolgt. Hat das U-Boot den Schatz erreicht, zeichnet der Lehrer den Weg des U-Boots nach und fragt, ob die anderen Gruppen wei­tere Programmvorschläge haben.

Die Schüler werden feststellen, dass es (mindestens) zwei sehr unterschied­liche Möglichkeiten gibt, dem U-Boot Richtungsanweisungen zu geben: Man kann ihm absolute Richtungsanweisungen geben ("fahre an die Wasserober­fläche", "fahre nach Westen", "fahre zum Steg") oder relative Richtungsan­weisungen, die von der Orientierung des U-Boots abhängen ("fahre nach rechts", "fahre vorwärts", "fahre nach links", "fahre rückwärts").
Anmerkung: Es ist besser, aus der Anweisung "fahre ein Kästchen weiter nach rechts" zwei getrennte Anweisungen zu machen: "drehe dich nach rechts" (an Ort und Stelle!) und "rücke um ein Kästchen vor".

Pädagogische Anmerkungen

  • Schaut man aus einer allozentrischen Perspektive auf das Geschehen, wird man absolute Richtungsanweisungen (Norden, Westen) geben. Aus einer selbstzentrierten (oder egozentrischen) Perspektive gibt man re­lative Richtungsanweisungen (rechts, links).
  • Die Schüler müssen diese Begriffe nicht kennen. Es ist auch nicht das Ziel dieser Unterrichtsstunde, die beiden Sichtweisen zu unterscheiden, die Schüler sollen sich den Unterschied nur einmal klargemacht haben.
  • Es gibt noch eine Methode, Richtungsanweisungen zu geben. Man kann den einzelnen Kästchen Koordinaten zuordnen: A1, A2, B1 usw. Ähn­lich wie bei dem Spiel "Schiffe versenken" kann man das Start-Kästchen und das Ziel-Kästchen benennen. Beispiel: "Gehe von A1 nach A2!"

Falls die Schüler nicht bereits selbst auf diese zwei unterschiedlichen Arten von Richtungsanweisungen gekommen sind, erwähnt der Lehrer während dieser ge­meinsamen Erörterung diejenige, die nicht genannt wurde.

Absolute Richtungsangaben Relative Richtungsangaben
  • zu den Felsen, zum Grund, zum Grund, zum Grund, zu den Felsen, zu den Felsen, zur Was­seroberfläche, zu den Felsen
  • nach Osten, nach unten, nach unten, nach unten, nach Osten, nach oben, nach Osten
  • fahre geradeaus, tauche, tauche, tau­che, fahre geradeaus, fahre gerade­aus, fahre geradeaus, fahre nach oben, fahre geradeaus

Pädagogische Anmerkung

Wenn die Schüler diese Aufgabe gut gemeistert haben, kann man ihnen die Aufgabe geben, den umgekehrten Parcours zu programmieren, vom Schatz zum Steg. Dabei sollten sie den Befehl "Nimm den Schatz mit!" nicht ver­ges­sen, sonst kommt das U-Boot ohne Schatz zurück.

Die Schüler stellen fest, dass sie das U-Boot mit einer ganz einfachen Sprache steuern können (ein paar Worte genügen). Maschinen – ein Computer oder ein Roboter zum Beispiel – werden in einer speziellen Sprache programmiert, einer Programmiersprache. Eine Programmiersprache hat weniger Wörter und ist viel einfacher aufgebaut als natürliche Sprachen wie Deutsch oder Englisch. Dafür stellt eine Programmiersprache unendlich höhere Ansprüche an die Exakt­heit von Rechtschreibung, Wortwahl und Satzbau.

Diese Unterrichtsstunde bietet mit Sicherheit auch die Gelegenheit, den Begriff "Bug" (sprich: Bagg) einzuführen. Ein Bug ist ein "Fehler im Programm". Bug ist ein englisches Wort, das kleines Insekt oder Wanze bedeutet. Wenn also eine falsche An­weisung gegeben wurde, ist das ein Bug.

Ein einziger kleiner Fehler kann manchmal weitreichende Konsequenzen haben. Die Schüler werden auch feststellen, dass ein Fehler bei relativen Richtungs­anweisungen das U-Boot viel weiter weg vom Schatz bringen kann als ein Fehler bei absoluten Richtungsanweisungen. In beiden Fällen bleibt ein Fehler jedoch ein Fehler. Das Ziel (der Schatz) wird nicht erreicht. Man darf sich keinen Fehler erlauben, nicht einmal einen klitzekleinen.

Zusammenfassung

Die Schüler fassen zusammen, was sie in dieser Unterrichtsstunde gelernt haben.

Beispiel:

  • Mit einer Programmiersprache kann man einer Maschine Anweisungen geben. Der Mensch und die Maschine verstehen diese Programmiersprache.
  • Ein Bug ist ein Fehler im Programm. Ein klitzekleiner Bug kann manchmal große Auswirkungen haben.

Mögliche Erweiterung

Der Lehrer kann an einem Beispiel veranschaulichen, wie eine Maschine eine komplexe Aufgabe ausführen kann: Der Lehrer möchte ein Glas Wasser trinken oder einen Keks essen. Das ist eine Aufgabe, die auf den ersten Blick sehr einfach erscheint. Wenn der Lehrer aber nur elementare und eindeutige Anweisungen "versteht", muss man ihn programmieren wie eine Maschine und die komplexe Anweisung ("Trinke ein Glas Wasser") in einfache Schritte zerteilen: "Hebe deine Hand hoch", "hebe deinen Ellenbogen an", "bringe deine Hand Richtung Glas", "umfasse das Glas (nicht zu fest)", "führe das Glas zu deinem Mund", "öffne deinen Mund" und so weiter. Der Lehrer führt die Be­wegung aus, sobald er die entsprechende Anweisung erhalten hat. Bei dieser Aufgabe realisieren die Kinder, dass es gar nicht so einfach ist, einer Maschine eine Aufgabe zu erläutern, auch wenn diese für uns Menschen ganz simpel erscheint.

Letzte Aktualisierung: 14.12.2016

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