1.3.2 Befehlssequenzen manuell (Schritt-für-Schritt) durchführen und das Ergebnis bestimmen
Unterrichtsmaterial zum Lernziel: Die Maturandinnen und Maturanden können Befehlssequenzen manuell (Schritt-für-Schritt) durchführen und das Ergebnis bestimmen.
Little Red Riding Hood Algorithmen und Debugging (CS Unplugged)
Dieses praxisnahe Unterrichtsmaterial vermittelt spielerisch und ohne Computer (Unplugged) grundlegende Konzepte der Programmierung, des Testens und des Debuggings. Anhand eines physischen Rasters und Rollenspielen (Programmierer, Tester, Roboter) lernen die Schülerinnen und Schüler, Algorithmen zu erstellen, Fehler zu identifizieren und inkrementell vorzugehen.
Russische Bauern-Multiplikation
Dieses Unterrichtsmaterial stellt die historische Methode der russischen Bauern-Multiplikation vor und verknüpft sie mit binären Zahlen sowie computerarithmetischen Konzepten. Es enthält ausführliche Arbeitsaufträge, Theorieblöcke, Lösungen und Aufgaben zur Vertiefung.
Backtracking mit Heuristiken
Dieses Unterrichtsmaterial führt anhand eines alltäglichen Beispiels (Websuchen) in das Konzept des Backtrackings ein und vertieft das Thema mit Algorithmen, Laufzeitbetrachtungen und Anwendungsbeispielen wie Labyrinthen und Springerwegen. Dabei werden auch Heuristiken zur Optimierung der Suche, insbesondere die Warnsdorf-Heuristik, besprochen.
Heiratsproblem - Gruppenarbeit Algorithmus
In diesem Arbeitsblatt vollziehen Schülerinnen und Schüler in Gruppenarbeit einen komplexen Algorithmus zur Lösung des stabilen Heiratsproblems manuell nach. Dabei werden Variablen, Bedingungen und Schritt-für-Schritt-Ausführungen anschaulich durchgespielt.
Turing Kara - Lernumgebung zu Turingmaschinen und Algorithmen
Diese interaktive Programmierumgebung (Turing Kara) lässt Lernende den Begriff des Algorithmus und Turingmaschinen spielerisch und praxisnah erarbeiten. Anhand verschiedener Aufgaben wie binärer Addition, Palindromprüfung oder Backtracking schreiben und testen sie schrittweise Befehlsfolgen. Das Material vermittelt fundamentale Konzepte der theoretischen Informatik und des algorithmischen Denkens auf anschauliche Art.
Kara – Programmieren lernen mit der programmierbaren Marienkäfer-Welt
Dieses Materialpaket zum Lernprogramm 'Kara' führt spielerisch in die Grundlagen der Programmierung ein. Schülerinnen und Schüler lernen, den Marienkäfer durch das Ausführen von Befehlssequenzen und das Erstellen eigener Programme (z.B. in Java oder via grafischer Programmierung) über das Spielfeld zu steuern.
Turing-Maschinen
Das Unterrichtsmaterial führt in das Konzept der Turing-Maschine ein, erläutert deren Aufbau sowie Funktionsweise anhand von Beispielen und zeigt Bezüge zur theoretischen Informatik sowie zu Python auf.
Kochrezepte als Algorithmen
Das Material erklärt grundlegende Programmier- und Algorithmenkonzepte wie Schritte, Wiederholungen, bedingte Ausführungen, Unterprogramme und Parameter anhand des alltäglichen Beispiels von Kochrezepten. Anhand eines konkreten Risotto-Rezepts werden diese Konzepte praktisch illustriert.
Advent of Code: Opening the Turing Lock (Assembler-Simulation)
Eine Programmieraufgabe, bei der ein einfacher, fiktiver Prozessor mit Registern und Assembler-ähnlichen Befehlen (inklusive bedingten und unbedingten Sprüngen) analysiert und simuliert werden muss.
Advent of Code: Balance Bots
Eine Programmieraufgabe im Rahmen des Advent of Code, bei der das Verhalten von interagierenden Robotern und deren Datenweitergabe simuliert werden muss. Lernende entwickeln hierbei algorithmische Lösungen für ein komplexes Verteilungs- und Vergleichsproblem.
Advent of Code: Register Instructions
Eine Programmieraufgabe, bei der eine Reihe von Befehlen zur Modifikation von Registern unter bestimmten Bedingungen verarbeitet werden muss. Das Material eignet sich hervorragend zur praktischen Anwendung von Kontrollstrukturen und der Verarbeitung von Befehlssequenzen.
Advent of Code: Knot Hash
Dieses Programmier-Puzzle beschreibt einen Algorithmus zur Simulation einer speziellen Hash-Funktion mit einer zirkulären Liste. Lernende müssen die vorgegebenen Schritte zur Manipulation der Daten implementieren und nachvollziehen.
Advent of Code: Go With The Flow (Instruction Pointer und Sprungbefehle)
Eine Programmieraufgabe, bei der die Funktionsweise eines Prozessors mit einem an Register gebundenen Instruktionszeiger (Instruction Pointer) analysiert und simuliert werden muss. Lernende müssen den Ablauf von Sprungbefehlen nachvollziehen und den Zustand von Registern bestimmen.
Advent of Code: Springdroid Adventure
Eine Programmieraufgabe, bei der eine Robotersteuerung (Springdroid) mittels einer minimalistischen Assemblersprache (Springscript) und boolescher Logik implementiert werden muss, um Hindernisse zu überwinden. Die Lernenden müssen algorithmisch über Bedingungen nachdenken und Programme mit begrenzten Instruktionen entwerfen.
Advent of Code: Handheld Halting (Infinite Loop Simulation)
Eine Programmieraufgabe im Rahmen des Advent of Code, bei der ein einfacher Interpreter für eine virtuelle Spielekonsole implementiert werden muss. Dabei sollen Befehlssequenzen Schritt für Schritt ausgeführt und Endlosschleifen identifiziert werden.
Arithmetic Logic Unit (ALU-Simulation)
Das Material beschreibt eine virtuelle ALU (Arithmetic Logic Unit) mit Registern und spezifischen Befehlen zur Verarbeitung von Eingabedaten. Lernende müssen die Funktionsweise von sequenziellen Programmen und Berechnungen nachvollziehen, um eine komplexe Problemstellung (Modellnummern-Prüfung) zu lösen.
Das Wechselwegnahmeverfahren
Das Unterrichtsmaterial führt spielerisch und durch haptisches sowie schrittweises Ausführen in einen klassischen mathematischen Algorithmus ein. Die Schülerinnen und Schüler führen das Verfahren manuell mit Streichhölzern durch, analysieren einen gegebenen Algorithmus und untersuchen dessen Verhalten bei verschiedenen Eingaben.
ISBN-10 Validierung in Scratch
Eine Programmieraufgabe für Scratch, bei der Schülerinnen und Schüler einen Algorithmus zur Überprüfung der Gültigkeit von ISBN-10 Nummern implementieren. Das Material enthält konkrete Testbeispiele und Code-Bausteine zur Unterstützung.
Prüfziffern-Validierung mit Scratch
Eine Programmieraufgabe für Scratch, bei der Schülerinnen und Schüler einen Algorithmus zur Validierung eines 12-stelligen Produkt-Codes (ähnlich EAN) entwickeln. Dabei werden Benutzereingaben validiert, Schleifen eingesetzt und Ziffern einer Zeichenkette verrechnet.
Dezimalzahlen in Binärzahlen umwandeln mit Scratch
Eine Programmieraufgabe für Scratch, bei der Lernende ein Programm erstellen, das Dezimalzahlen in Binärzahlen umrechnet. Das Material enthält Testbeispiele, Blöcke und detaillierte Hinweise zur Umsetzung mit Variablen und Schleifen.
Unplugged Fitness App: Algorithmen und Schleifen
In dieser aktivitätsbasierten Unterrichtseinheit entwerfen Schülerinnen und Schüler in Gruppen eine eigene Programmiersprache für Fitnessübungen, definieren Schleifen und Parameter mithilfe physischer Requisiten und testen ihre Programme manuell.
I'm going to be a Bot: Grundlagen der Programmierung und des Debuggens
Dieses unplugged Unterrichtsmaterial lässt Lernende in die Rollen eines Roboters und eines Entwicklers schlüpfen, um sequenzielle Befehle auf einem Raster auszuführen. Dabei werden grundlegende Programmierkonzepte, das schrittweise Abarbeiten von Programmen sowie das Identifizieren und Beheben von Fehlern (Debugging) spielerisch vermittelt.
Sortiernetzwerke im Freien: Parallele Algorithmen hautnah erleben
Eine praxisnahe, unplugged Unterrichtseinheit, bei der Schülerinnen und Schüler als menschliche Computer in einem mit Kreide auf den Boden gezeichneten Sortiernetzwerk agieren. Dabei erfahren sie hautnah, wie parallele Algorithmen und einfache Vergleichsoperationen funktionieren, um Daten zu sortieren.
Fitnessprogramm-Algorithmen und Schleifen (Unplugged)
In dieser unplugged Unterrichtseinheit entwerfen Schülerinnen und Schüler eine eigene Programmiersprache anhand von Fitnessübungen. Dabei lernen sie sequenzielle Befehle, Schleifen und Parameter kennen, führen Programme manuell aus und testen diese auf Fehler.
Rotkäppchen-Algorithmen: Einführung in Programmierung und Debugging
Eine spielerische, unplugged Unterrichtsstunde, in der Schülerinnen und Schüler in den Rollen von Programmierer, Tester und Bot einfache Bewegungsabläufe auf einem Gitterfeld planen, ausführen, testen und Fehler (Debugging) beheben.
Einführung in das Programmieren und algorithmische Denken mit Unplugged-Aktivitäten
Dieses Unterrichtsmaterial führt spielerisch und ohne Computer in grundlegende Konzepte der Programmierung und des algorithmischen Denkens ein. Anhand von Rollenspielen und Roboter-Metaphern (Kidbots) lernen die Schüler Rollen wie Programmierer und Tester kennen, zerlegen Probleme in Teilaufgaben und erproben sequenzielle Anweisungen.
Advent of Code: Chronospatial Computer Simulation
Eine Programmier- und Logikaufgabe, bei der eine virtuelle 3-Bit-CPU mit Registern, Opcodes und Operanden simuliert werden muss, um Programmausgaben zu berechnen.
Einführung in IF-Anweisungen und Verzweigungen in Python
Dieses Material erklärt die Funktionsweise von IF-Anweisungen, Bedingungen und Verzweigungen anhand von Beispielen in Python. Es behandelt Syntax, Einrückungen, else-Zweige sowie das Erstellen von Tracetabellen.
Grundlagen der Programmausführung, Statements und Ausdrücke
Dieses Material erklärt die sequenzielle Abarbeitung von Programmen Zeile für Zeile sowie den Unterschied zwischen Statements (Anweisungen) und Ausdrücken (Expressions). Anhand einfacher Code-Beispiele wird erläutert, wie Variablen, Operatoren und Zuweisungen vom Computer ausgewertet werden.
Der erste Kontakt - Einstieg in die impergative Programmierung mit Python
Dieses Unterrichtsmaterial bietet einen sanften Einstieg in die imperative Programmierung mit Python. Anhand von Alltagsbeispielen wird der Begriff des Algorithmus erklärt und die grundlegende Verwendung der Entwicklungsumgebung Thonny sowie einfacher Befehle vermittelt.
Erstellen einer einfachen App mit App Inventor
Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Erstellung einer einfachen App (HelloCodi) mit MIT App Inventor. Die Lernenden fügen visuelle Komponenten im Designer hinzu und programmieren das Verhalten mithilfe von visuellen Block-Befehlen.
JOHNNY-Modellrechner
Das Material führt anhand des Simulationsprogramms JOHNNY in den Aufbau und die Funktionsweise von Computern sowie in die Assembler-Programmierung ein. Lernende erkunden schrittweise die Architektur von Rechnern und entwerfen eigene einfache Programme.
Kara das Marienkäfer-Leitprogramm
Dieses Leitprogramm führt Schülerinnen und Schüler spielerisch und ohne Vorkenntnisse in die Programmierung ein, indem sie den Marienkäfer Kara in einer grafischen Welt steuern lassen. Dabei entwickeln sie ein grundlegendes Verständnis für Programmabläufe, Logik und Umwelteinflüsse.
Grundlegende Programmierkonzepte: Abläufe mit Verzweigungen und Boole'sche Logik
Dieses Unterrichtsmaterial führt in das Konzept der bedingten Ausführung, Verzweigungen und die Boole'sche Logik ein. Es enthält Vortragsfolien, Theorie- und Aufgabenblätter sowie JavaKara-Programmieraufgaben zur praktischen Vertiefung.
Kara und die Ausserirdischen – Muster in der Welt
Dieses Arbeitsblatt nutzt die Programmierumgebung Kara, um algorithmische Mustererkennung und Zustandsautomaten spielerisch zu vermitteln. Die Schülerinnen und Schüler lösen verschiedene Suchaufgaben und analysieren die Grenzen von Zustandsmaschinen bei unterschiedlichen Zeilenlängen.
Thema: Kontrollstrukturen
Dieses Unterrichtsmaterial führt spielerisch und mit einem physischen Nagelbrett in die Grundlagen von Computerprogrammen, Verzweigungen (IF-THEN-ELSE) und Schleifen ein. Anhand konkreter Alltagsbeispiele lernen die Schülerinnen und Schüler, Algorithmen zu verstehen, schrittweise auszuführen und zu entwerfen.
Verknüpfung von Logikbausteinen (Mechanische Computer)
Dieses Unterrichtsmaterial führt Schülerinnen und Schüler spielerisch und handorientiert in die logischen Grundoperationen (AND, OR, NOT) ein. Mithilfe von gebastelten Drehscheiben werden Schaltungen analysiert, Wertetabellen erstellt und eigene logische Verknüpfungen entworfen.
Das Heiratsproblem
In diesem Unterrichtsmaterial erarbeiten die Schülerinnen und Schüler in Gruppenarbeit das Konzept der stabilen Heirat. Anhand strukturierter Rollenverteilungen und Tabellen wird der dazugehörige Algorithmus manuell nachvollzogen und auf seine Eigenschaften wie Mann- oder Frau-Optimalität untersucht.
Gruppenarbeit zum Heiratsproblem (Gale-Shapley-Algorithmus)
Diese Unterrichtseinheit behandelt das Heiratsproblem und den Algorithmus von Gale und Shapley in zwei Teilen. Im ersten Teil wird der Algorithmus unplugged und in Gruppenarbeit manuell erarbeitet, während im zweiten Teil eine Implementierung in Visual Basic für Applikationen (VBA) in Microsoft Excel erfolgt.
Schwierige Probleme in der Informatik: NP-Vollständigkeit mit GraphBench
Dieses Unterrichtsmaterial für Lehrpersonen führt anhand des Tools GraphBench im Rahmen des entdeckenden Lernens in NP-vollständige Probleme der theoretischen Informatik ein. Die Schülerinnen und Schüler untersuchen praxisnah Fragestellungen wie das Graphfärbungsproblem, Travelling Salesman oder das Cliquenproblem hinsichtlich Algorithmen, Laufzeit und Korrektheit.
Einführung in algorithmische Grundstrukturen an Hand der Programmierumgebung Kara
Diese pädagogische Arbeit dokumentiert eine Unterrichtseinheit zur Einführung in algorithmische Grundstrukturen für die 8. Klasse an Gymnasien. Mithilfe der grafischen Programmierumgebung Kara lernen die Schüler spielerisch die Grundlagen des Programmierens wie Sequenzen, Verzweigungen und Wiederholungen kennen. Das Material umfasst sowohl fachwissenschaftliche Analysen als auch detaillierte methodisch-didaktische Planungen für mehrere Doppelstunden.
NIKI-Aufgaben nach KARA portiert
Eine Sammlung von Programmieraufgaben für den Lernroboter Kara, bei denen verschiedene Routinen wie Container-Transporte, Bewegungspfade und Hindernisüberwindung gelöst werden müssen. Die Aufgaben fördern das logische Denken und die algorithmische Problemlösung anhand eines anschaulichen Modellroboters.
Leitprogramm: Ein Einstieg ins Programmieren mit Automaten (Kara)
Dieses Leitprogramm für den Informatikunterricht an Gymnasien führt anhand des programmierbaren Marienkäfers Kara in die Grundlagen von Algorithmen und Automaten ein. Die Lernenden erarbeiten Konzepte wie Zustände, Übergänge, Sensoren und Aktionen und setzen diese in eigenständige Programme um.
Kara / MultiKara Lernumgebung
Eine grafische Programmierumgebung (Kara), in der ein Marienkäfer durch Steuerungsbefehle, Sensoren und Algorithmen über ein Rasterfeld gesteuert wird. Das Material bietet interaktive Aufgaben zur Problemlösung und Programmierung.
Kara / MultiKara Lernumgebung
Eine spielerische Programmierumgebung (Kara), bei der eine kleine Marienkäfer-Figur durch Befehlssequenzen gesteuert wird, um Aufgaben zu lösen. Das Material beinhaltet verschiedene Programmieraufgaben mit logischen Herausforderungen wie Pilze sammeln, Tunnel durchqueren und Verkehr regeln.
Turing Kara - Programmierumgebung und Lernsoftware
Die Software Turing Kara bietet eine spielerische Programmierumgebung für den Informatikunterricht, in der ein Marienkäfer durch Programme gesteuert wird. Das Material enthält Hilfedateien, Icons und Ressourcen zur Einführung in Algorithmen und Programmierung.
Kara: Programmier-Lernsoftware mit Marienkäfer
Dieses Material enthält die Dokumentation und Hilfedateien zur klassischen Lernsoftware Kara, bei der ein programmierbarer Marienkäfer durch eine Welt aus Bäumen, Pilzen und Kleeblättern gesteuert wird. Es bietet eine spielerische Einführung in grundlegende Programmierkonzepte wie Befehlssequenzen, Schleifen und Bedingungen. Das Tool eignet sich hervorragend für den Einstieg in die Programmierung am Gymnasium.
Kara Java – Programmierumgebung und Lehrmittel
Es handelt sich um eine integrierte Programmierumgebung und Sammlung von Lehrmaterialien rund um den bekannten Marienkäfer Kara, der in Java gesteuert wird. Das Material bietet spielerische Aufgaben zur Einführung in die Programmierung, Kontrollstrukturen und Algorithmen. Es ist konkret für den Informatikunterricht an Schulen konzipiert.
Einführung in die Robotersteuerung mit micro:bit und Maqueen
Dieses Unterrichtsmaterial führt Schülerinnen und Schüler schrittweise in die Programmierung von Robotern mithilfe eines micro:bit und der Maqueen-Erweiterung ein. Anhand praktischer Aufgaben lernen sie, Motoren und LEDs anzusteuern, Schleifen zu nutzen und den Roboter durch einen Parcours zu navigieren.
Einführung in den micro:bit und MakeCode
Dieses Unterrichtsmaterial führt Schülerinnen und Schüler schrittweise in die Programmierung des micro:bit-Mikrocontrollers mit der blockbasierten Umgebung MakeCode ein. Die Lernenden lernen die Benutzeroberfläche kennen, verbinden die Hardware mit einem iPad, erstellen einfache Befehlssequenzen für LED-Muster und führen einen Countdown aus.