1.5 (optional): Schleifen programmieren
| Autoren: | |
| Publikation: | 14.9.2016 |
| Lernstufe: | 2 |
| Übersicht: | Wenn die von dem Kobold durchlaufenen Strecken länger und/oder komplizierter werden, sollte man die Schreibweise des Programms vereinfachen. Man verwendet dann (Programm-)Schleifen. |
| Angestrebte Kenntnisse: |
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| Wortschatz: | Schleife |
| Dauer: | 30 Minuten |
| Material: |
Für die Klasse:
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| Herkunft: | La main à la pâte, Paris |
Ausgangssituation
Der Lehrer präsentiert den Schülern ein größeres Gitternetz (6 mal 6 Kästchen), auf dem nur der Kobold und das Haus zu sehen sind, keine Schatztruhen.
Abb. 1: Kobold und Haus auf einem 6x6-Gitter
Der Lehrer bittet die Schüler ein Programm zu erstellen, das dem Kobold ermöglicht bis zu seinem Haus zu kommen. Das sollte den Schülern inzwischen leicht fallen. Der einfachste Weg folgt geraden Strecken (erst wandert der Kobold nach rechts und anschließend nach unten). Kompliziertere Wege wären "Treppenstufen" und/oder Umwege. Ein Beispiel für ein Programm zeigt Abb. 2.
Abb. 2: Der Kobold kann zum Beispiel 5 Kästchen nach rechts und 4 Kästchen nach unten gehen.
Für dieses Programm werden sehr viele Anweisungskarten benötigt, obwohl der Weg eigentlich sehr einfach zu beschreiben ist. Der Lehrer fragt die Schüler, ob sie eine Idee hätten, wie man dieses Programm vereinfachen könnte. Er kann ihnen einen Tipp geben, indem er sie darauf aufmerksam macht, dass es viele Wiederholungen gibt. Anstatt die gleiche Karte mehrmals zu verwenden, könnte man auf die Karte schreiben, wie oft sie eingesetzt werden soll. Die Klasse diskutiert verschiedene Möglichkeiten.
Wir raten, mit Bleistift auf die Karte zu schreiben, wie oft die Anweisung wiederholt werden soll. Diese Variante hat den Vorteil, dass sie dem Aussehen von Schleifen in der Software Scratch Junior ähnelt, die in der Unterrichtseinheit 4 zum Einsatz kommt.
Der Lehrer erklärt, was eine Schleife ist: In einer Schleife wird die gleiche Anweisung mehrmals wiederholt. Der Einsatz von Schleifen macht ein Programm übersichtlicher. Aus dem Programm in Abb. 2 wird das Programm in Abb. 3.
Abb. 3: Die Anweisung "5 Kästchen nach rechts und 4 Kästchen nach unten gehen"
Die Schüler holen ihre ersten Programme wieder hervor und schauen, welche man mit Schleifen vereinfachen könnte.
Anwendungsbeispiel
Der Lehrer verteilt graue Schatztruhen auf dem 6x6-Gitternetz. Der Kobold soll wieder nach Hause gehen und unterwegs so viele Goldmünzen einsammeln wie möglich, ohne dem Gespenst zu begegnen. Je nach Alter der Schüler kann diese Aufgabe in kleinen Gruppen oder im Rahmen der gesamten Klasse gelöst werden.
Abb. 4: Kobold, graue Schatztruhen und Haus auf dem 6x6-Gitter
Abb. 5: Mögliche Lösung der Aufgabe aus Abb. 4. Das Programm enthält Wiederholungen und Wenn-dann-Anweisungen.
Abb. 6: Tafelbild mit komplexerem Programm [1]
Zusammenfassung
Die Schüler fassen zusammen, was sie in dieser Unterrichtsstunde gelernt haben.
Beispiel: In einem Programm kann man mit einer Schleife eine Anweisung wiederholen.
Mögliche Erweiterung
Mit älteren Schülern kann man das Thema Schleifen noch vertiefen. Sie sollen darauf kommen, dass man in einer Schleife auch mehrere Anweisungen hintereinander schreiben kann. Der Lehrer zeigt den Schülern das "Treppengitter" von Abb. 7 und fordert sie auf, ein Programm zu erstellen, das mit möglichst wenig Anweisungskarten auskommt.
Abb. 7: Veranschaulichung von Wiederholungen
Zuerst schreibt die Klasse ein Programm, das die Aufgabe löst. Jetzt wo sie den Vorteil von Schleifen kennen, werden sie versuchen, Schleifen in ihr Programm einzubauen. Aber wie schreibt man zwei Anweisungen in eine Schleife? Der Lehrer schlägt die Schreibweise von Abb. 8 vor. Auch diese Schreibweise ist kompatibel mit dem entsprechenden Befehl in der Programmiersprache Scratch Junior.
Abb. 8: Ein Schritt nach rechts und ein Schritt nach unten – 5 Mal wiederholt
Abb. 9: Zusammenfassung der Unterrichtseinheit
Besitzt die Schule einen Satz Roboter, kann der Lehrer mit der folgenden Unterrichtseinheit weitermachen. Diese ist allerdings auf den Roboter Thymio ausgerichtet, sodass der Lehrer sich höchstens an dem Grundgerüst der Unterrichtseinheit orientieren kann, falls die Schule andere Roboter besitzt. Hat die Schule dagegen keine Roboter, geht es direkt weiter mit der Unterrichtsstunde 2.5 (Zusammenfassung: Was ist ein Roboter?).
Fußnote
1: Vorschulgruppe von Caroline Fayard (Paris)
Letzte Aktualisierung: 29.11.2023
