1.2.2 Algorithmische Lösungen für konkrete Problemstellungen entwickeln
Unterrichtsmaterial zum Lernziel: Die Maturandinnen und Maturanden können algorithmische Lösungen für konkrete Problemstellungen entwickeln.
Das Geburtstagsparadoxon: Simulation und Rekursion in Python
Dieses Unterrichtsmaterial führt anhand des berühmten Geburtstagsparadoxons in die Programmierung mit Python ein. Die Lernenden berechnen die Wahrscheinlichkeiten zunächst mittels Schleifen und implementieren den Algorithmus anschliessend rekursiv.
Zufall und Wahrscheinlichkeiten simulieren in Python
Anhand praktischer Programmieraufgaben in Python lernen Schülerinnen und Schüler, Zufallszahlen zu generieren und Wahrscheinlichkeiten durch Simulationen zu ermitteln. Dabei werden verschiedene Kontrollstrukturen wie Schleifen und Bedingungen angewendet, um spielerische Szenarien wie Würfelspiele auszuwerten.
Einführung in die Assemblersprache mit dem Little Man Computer
Dieses Unterrichtsmaterial führt in die Assemblersprache ein und zeigt anhand des Little Man Computers (LMC), wie grundlegende Programmierkonzepte, Labels, Verzweigungen, Schleifen und Algorithmen auf Maschinennahmen-Ebene umgesetzt werden. Die Lernenden können praktische Programmieraufgaben direkt im Assembler lösen.
Rekursives Programmieren
Dieses Leitprogramm für das Gymnasium führt umfassend in das Konzept der Rekursion in der Informatik und Mathematik ein. Die Lernenden setzen sich intensiv mit rekursiven Programmierstrukturen auseinander und implementieren entsprechende Algorithmen.
InfoTraffic: Informatikkonzepte im Alltag (Verkehrssteuerung)
Das Material stellt alltagsnahe Module zur Verkehrssteuerung vor, die Konzepte wie Aussagenlogik, Warteschlangentheorie und dynamische Systeme mittels Markov-Ketten behandeln. Es verknüpft theoretische Informatikkonzepte anschaulich mit praktischen Alltagsszenarien.
Einführung in die Rekursion
Dieses Unterrichtsmaterial führt in das Konzept der Rekursion ein, ausgehend von Top-down- und Bottom-up-Ansätzen zur Problemlösung. Es zeigt auf, wie kleinere Teillösungen zur Bewältigung grösserer Probleme beitragen und beleuchtet typische Anwendungsbereiche.
Konstruktive Induktion und rekursive Algorithmen an Graphbeispielen
Das Material behandelt die Methode der konstruktiven Induktion zur systematischen Entwicklung rekursiver Algorithmen am Beispiel von Graphalgorithmen. Es wird untersucht, wie naive Implementierungen bei zyklischen Graphen versagen können, und wie man diese durch fundierte Ansätze korrigiert, wobei Bezüge zu Speicherbereinigung und Python hergestellt werden.
Unterrichtssequenz Induktion und Kombinatorik
Eine Unterrichtssequenz für das Gymnasium zur Induktion als Erweiterung des Lehrmittels Algorithmen und Künstliche Intelligenz. Sie behandelt im Kapitel Kombinatorik und Induktion mathematisch-informatische Methoden.
Leitprogramm: Automaten Schritt für Schritt erstellen
Dieses Leitprogramm führt Lernende Schritt für Schritt durch die Analyse und den Entwurf eines Automaten. Die Gedankengänge werden nachvollziehbar erklärt, um eigenständige Problemlösungen zu ermöglichen.
Corewars - Das Duell der Programme
In diesem Unterrichtsmaterial lernen die Schülerinnen und Schüler in der Programmierumgebung Corewars spielerisch Grundkonzepte von Artificial Life und Rechnerarchitekturen kennen. Sie analysieren bestehende Programme in einer rudimentären Assemblersprache, entwickeln eigene Strategien und lassen diese im Speicher einer virtuellen Maschine gegeneinander antreten.
QueueTraffic: Grundbegriffe der Warteschlangentheorie
Dieses Unterrichtsmaterial führt anhand einer alltäglichen Situation in die Grundbegriffe der Warteschlangentheorie ein. Es enthält einen Einführungsvortrag, Arbeitsblätter mit Beispielrechnungen sowie Aufgaben inklusive Lösungen.
Applet: Kleinstquadrat-Methode
Dieses Unterrichtsmaterial behandelt die Methode der kleinsten Quadrate zur Lösung überbestimmter Gleichungssysteme und zur Fehlerreduktion bei Messwerten. Es enthält neben Theorie und Präsentationsfolien auch praktische Applets, Matlab-Prototypen sowie Übungen zur iterativen Lösungsfindung.
Top-Down-Entwurf für das Spiel NumTrip
In diesem Gruppenauftrag erstellen die Schülerinnen und Schüler auf Papier und anschliessend in einem Markdown-Dokument einen strukturierten Top-down-Entwurf für das Spiel NumTrip, wobei bestehende Funktionen integriert werden.
Unterrichtssequenz zu Induktion und Kombinatorik
Eine Unterrichtssequenz für das Gymnasium zur mathematischen Induktion als Erweiterung des Lehrmittels 'Algorithmen und Künstliche Intelligenz'. Das Material vertieft das Kapitel Kombinatorik und Induktion auf gymnasialem Niveau.
GraphBench
GraphBench ist eine interaktive Lernsoftware zur Veranschaulichung von NP-vollständigen Problemen, Reduktionen und Graphenalgorithmen. Die Java-Anwendung bietet neben grafischen Visualisierungen auch eine integrierte Programmierumgebung für eigene Algorithmen.