2.2.2 Reale Sachverhalte, Informationen und Interaktionen in virtuelle Modelle (z.B. Variablen, Funktionen, Objekte, Entitäten) überführen
Unterrichtsmaterial zum Lernziel: Die Maturandinnen und Maturanden können reale Sachverhalte, Informationen und Interaktionen in virtuelle Modelle (z.B. Variablen, Funktionen, Objekte, Entitäten) überführen.
GreenfootKara – Java lernen mit Kara in der Greenfoot-Umgebung
Dieses Unterrichtsmaterial bietet einen praxisnahen und visuellen Einstieg in die Programmierung mit Java anhand der Roboter-Umgebung GreenfootKara. Über 16 bis 20 Lektionen hinweg werden grundlegende Programmierkonzepte wie Klassen, Objekte, Kontrollstrukturen und Methoden vermittelt.
GameGridKara 2.0 – Learning Java with Kara
Dieses Unterrichtsmaterial führt spielerisch und visuell über die Programmierumgebung von Kara in die Programmiersprache Java ein. Es deckt Themen wie Kontrollstrukturen, Variablen, Methoden und objektorientierte Grundlagen anhand von praktischen Aufgaben und Szenarien ab.
Greenfoot: Einführung
Dieses Unterrichtsmaterial bietet eine praxisnahe Einführung in die Programmierumgebung Greenfoot mithilfe eines Marienkäfer-Szenarios. Die Lernenden lernen die Benutzeroberfläche kennen, erzeugen und manipulieren Java-Objekte, passen bestehenden Quellcode an und implementieren eigene Methoden.
Methoden in Java und Greenfoot
Dieses Unterrichtsmaterial führt in das Konzept von Methoden in Java anhand der Entwicklungsumgebung Greenfoot ein. Anhand praktischer Aufgaben lernen die Lernenden, wie Code strukturiert, in Methoden ausgelagert, mit Übergabewerten flexibilisiert und mit Rückgabewerten versehen wird.
Modellieren und Modelle in der Informatik
Der Text erklärt den Begriff des Modells im Kontext der Informatik, unterscheidet zwischen konzeptuellen und funktionalen Modellen und beschreibt den Prozess der Modellierung. Er beleuchtet zudem den Zweck von Simulationen und den wissenschaftlichen Nutzen von Modellen zur Reduktion von Komplexität.
Lineares Wachstum mit Excel simulieren
Dieses Unterrichtsmaterial führt Lernende in die Simulation von linearem Wachstum am Beispiel einer Wolfspopulation mithilfe einer Tabellenkalkulation (Excel) ein. Die Schülerinnen und Schüler erstellen Formeln, zeichnen Diagramme und experimentieren mit veränderten Ausgangswerten, um Bezüge zu linearen Funktionen herzustellen.
Logistisches Wachstum mit Tabellenkalkulation
Dieses Unterrichtsmaterial führt anhand eines praktischen Beispiels mit Wölfen und einer begrenzten Inselkapazität in das mathematische Konzept des logistischen Wachstums ein. Lernende setzen das Modell schrittweise in einem Tabellenkalkulationsprogramm um und analysieren das Verhalten der Kurve.
Modellierung von Populationsdaten und Trendlinien in Excel
Dieses Unterrichtsmaterial zeigt anhand realer Daten zur Wolfspopulation in der Schweiz, wie Daten importiert, bereinigt (z.B. Umgang mit Nullwerten mittels WENN-Funktion) und in Excel grafisch dargestellt werden. Anschliessend wird die Anwendung und mathematische Bedeutung verschiedener Trendlinien (linear, exponentiell, logarithmisch, polynomiell, Potenz) sowie des Bestimmtheitsmasses R² erläutert.
Reale Daten mit Modell vergleichen
Dieses Unterrichtsmaterial zeigt anhand einer Populationsdynamik (Wölfe), wie reale Daten in Tabellenkalkulationsprogrammen mit einem mathematischen Modell verglichen werden. Es werden Kombi-Diagramme erstellt, logistische Modelle zeitlich verschoben und das Bestimmtheitsmass R² zur Modellgüteberechnung angewendet.
Auftrag Populationsentwicklungen
Ein detaillierter Arbeitsauftrag für Schülerinnen und Schüler, bei dem reale Populationsdaten von Tieren mithilfe von im Unterricht besprochenen mathematisch-informatischen Modellen in Excel analysiert, simuliert und in einem Bericht dokumentiert werden.
Arbeitsauftrag: Agent-Based Modeling
Ein ausführlicher Arbeitsauftrag für Schülerinnen und Schüler zur Erstellung einer schriftlichen Arbeit über agentenbasierte Modellierung (ABM) anhand von Simulationen wie dem Wolf-Schaf-Modell in NetLogo. Der Auftrag umfasst formale Formatierungsanforderungen, korrektes Zitieren sowie die Beantwortung spezifischer Kernfragen zu Simulationen und Emergenz.
Populationsdynamik und Modellierung mit Tabellenkalkulation
Dieses Lehrmittel zeigt, wie sich mit Tabellenkalkulationsprogrammen wie Excel oder LibreOffice Calc mathematische Wachstumsmodelle (von linear bis logistisch) und Populationsdynamiken von Wolfsgruppen simulieren lassen. Dabei werden reale Daten analysiert und mit Modellen verglichen.
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.
Abstraktion und Graphen für die Routenplanung
Das Material erklärt anhand eines praktischen Beispiels der Routenplanung, wie reale Probleme durch Abstraktion in Datenstrukturen wie gewichtete Graphen und Bäume überführt werden. Es behandelt grundlegende Definitionen von Graphen, Knoten, Kanten und Bäumen für den Informatikunterricht.
Entity-Relationship-Modellierung und ER-Diagramme
Dieses Unterrichtsmaterial enthält Aufgaben und Lösungen zur Erstellung von Entity-Relationship-Diagrammen (ERD), zur Bestimmung von Kardinalitäten sowie zur Überführung von ER-Modellen in relationale Schemata.
Lernziele und Prüfungsinformationen zu Datenbanken und SQL
Dieses Dokument beschreibt die detaillierten Lernziele einer Unterrichtseinheit zum Thema Datenbanken, ER-Modellierung, SQL und Normalisierung. Es dient zur Vorbereitung auf eine benotete Prüfung, die aus einem theoretischen Teil auf Papier und einem praktischen SQL-Teil am Computer besteht.
Zustandsmaschinen und endliche Automaten
Dieses Unterrichtsmaterial erklärt das Konzept von Zustandsmaschinen und endlichen Automaten am Beispiel einer Liftsteuerung. Es behandelt Zustände, Ereignisse, State-Event-Tabellen, Zustandsdiagramme sowie die konkrete Implementierung in Python.
Einführung in physikalische Simulationen
Diese Unterrichtseinheit zeigt, wie komplexe physikalische Bewegungen und Kräfte approximativ mithilfe von Computern gelöst werden können, indem kontinuierliche Bewegungen in diskrete Schritte zerlegt werden. Die Lernenden entdecken algorithmische und modellierende Ansätze zur Simulation physikalischer Systeme.
Entwurf und Anwendung von Backtracking-Algorithmen
Dieses Unterrichtsmaterial für die 11. Klasse führt Lernende über die Modellierung von Suchbäumen und deren Speicherprobleme schrittweise an Backtracking-Algorithmen heran. Die Schülerinnen und Schüler lernen, wie das rekursive Trial-and-Error-Verfahren das speicherintensive Erstellen ganzer Suchbäume umgeht.
LogicTraffic: Aussagenlogik zur Sicherheit bei Strassenkreuzungen
LogicTraffic veranschaulicht Boole'sche Aussagenlogik anhand des praktischen Beispiels einer Strassenkreuzung zur Kollisionsvermeidung. Das Material eignet sich gut, um logische Operatoren, Wahrheitstabellen und äquivalente Formeln interaktiv und anwendungsbezogen einzuführen.
DynaTraffic - Markov-Ketten und dynamische Systeme
Das Unterrichtsmaterial verwendet die Software DynaTraffic, um das Verkehrsaufkommen an Kreuzungen mithilfe von Markov-Ketten und dynamischen Systemen zu modellieren. Lernende vertiefen dabei anschaulich mathematische Konzepte wie Zustandsvektoren, Übergangsgraphen und stationäre Verteilungen.
DynaTraffic - Verkehrssysteme und Markov-Ketten
Diese Lernumgebung modelliert ein Verkehrssystem mit mehreren Kreuzungen und bietet eine Einführung in Markov-Ketten. Das Material enthält einen Einführungsvortrag, Aufgaben sowie detaillierte Lösungen und setzt Grundkenntnisse in Wahrscheinlichkeitstheorie und linearer Algebra voraus.
Exponentielles Wachstum im Tabellenkalkulationsprogramm
Die Lernenden erweitern ein bestehendes lineares Populationsmodell zu einem exponentiellen Wachstumsmodell. Dabei nutzen sie Tabellenkalkulationen und wenden absolute Zellbezüge an, um die Zunahme proportional zum aktuellen Bestand zu berechnen.
Beschränktes Wachstum
Dieses Unterrichtsmaterial führt anhand eines Beispiels mit einer Wolfspopulation in ein mathematisch-informatisches Modell des beschränkten Wachstums ein. Die Lernenden setzen das Modell eigenständig in einem Tabellenkalkulationsprogramm um und analysieren die Restkapazität.
Einführung in die objektorientierte Programmierung mit Java und UML
Das Material bietet eine Einführung in die objektorientierte Programmierung mithilfe der Programmiersprache Java. Zudem wird die Erstellung von Softwarearchitekturen und Softwareentwürfen durch den Einsatz von UML vermittelt, noch bevor Code geschrieben wird.