🗃 Algorithmen und Binärzahlen

Thema der Stunde(n)

Beschreibung des Themas

Kennenlernen des Begriffs und der Idee von Algorithmen. Ziel ist es, zu verstehen das ein Computer(-Programm) nur eine Abfolge von Anweisungen abarbeiten kann. Solche Anweisungen müssen klar und eindeutig formuliert sein, wie die Lösung zu einem Rätsel. Weiters wird das Binärsystem als Zahlensystem für Computer eingeführt. Es wird gezeigt, wie Zahlen und Buchstaben in Binärzahlen umgewandelt werden können. Wichtig ist auch das Verständnis für dessen Notwendigkeit (Prozessor kann nur in Strom ein/aus denken).

Aufgaben und Ziele

• Schüler:innen können den Begriff Algorithmus erklären.
• Schüler:innen können einfache Algorithmen formulieren
• Schüler:innen können das Binärsystem erklären.
• Schüler:innen können Zahlen in Binärzahlen umwandeln und umgekehrt.

Inhalte

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Einführung Begriff Algorithmus

• 💻 Notwendigkeit von Algorithmen
  • Computer können nur Anweisungen abarbeiten
  • Anweisungen müssen klar und eindeutig sein
  • Beispiel: Kochrezept, Bauanleitung
  • Eventuell aufkommendes Thema: Künstliche Intelligenz (KI) - Ist für unsere Zwecke kein Algorithmus
• 🧩 Beispiel Rätsel “Wolf, Ziege, Kohlkopf”
  • Vorstellung des Rätsels an der Tafel aus dem Arbeitspaket
  • Zuerst in Gruppen lösen lassen
  • Danach eindeutigen Algorithmus formulieren und an der Tafel durchführen
• ➕ Zusatzrätsel “Drei Ritter, drei Knappen und ein Boot”
  • Auch für zuhause gut geeignet

Wolf-Ziege-Kohlkopf

Ein Bauer ist auf dem Weg nach Hause. Bei sich trägt er einen Kohlkopf, begleitet wird er von einer Ziege und einem Wolf. Wenn er nicht auf alle drei aufpasst, frisst die Ziege den Kohlkopf und der Wolf die Ziege. Doch dann kommt der Bauer an einen Fluss, an dem nur ein winziges Boot zur Überquerung am Ufer liegt. Darin ist außer ihm nur Platz für zusätzlich ein Tier oder den Kohlkopf – der so gigantisch ist, dass auch er nur allein transportiert werden kann. Wie bringt er nun alle drei sicher übers Wasser, ohne Verluste zu erleiden?

Verlag Dashöfer GmbH

Drei Ritter, drei Knappen und ein Boot

Drei Ritter wollen mit ihren Knappen einen Fluss überqueren. Am Ufer befindet sich ein Boot mit zwei Sitzplätzen. Doch die drei Knappen fürchten um ihr Leben. Solange ihr eigener Ritter an ihrer Seite ist, besteht keine Gefahr, denn ihr Herr beschützt sie. Ist der eigene Ritter jedoch nicht da, könnte einer der anderen Ritter ihr Leben bedrohen. Untereinander würden sich die Knappen kein Haar krümmen. Wie können alle sicher den Fluss überqueren, ohne dass einer der Knappen an einem der Ufer oder im Boot um sein Leben fürchten muss?

Spiegel.de

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Sortieralgorithmen

• 📚 Verschiedene Sortieralgorithmen
  • Stufe 1: Kleinste Karte in Kartenstapel finden
  • Stufe 2: Karten in aufsteigender Reihenfolge sortieren

Kleinste Karte finden

Aufgabe: Die kleinste Karte finden

1. Was du brauchst: Einen Stapel Karten, den du mischen kannst.
2. So gehst du vor:

• Mische den Kartenstapel gut durch.
• Schau dir die Karten nacheinander an und finde die Karte mit dem kleinsten Wert.

Wichtig: Überlege, wie du dabei vorgehst, und schreibe deine Schritte auf. Beschreibe genau, wie du herausfindest, welche Karte den kleinsten Wert hat.

Hinweis: Versuche immer nur zwei Karten auf einmal miteinander zu vergleichen.

Karten sortieren

Aufgabe: Karten in aufsteigender Reihenfolge sortieren

1. Was du brauchst: Einen Stapel Karten, den du mischen kannst.
2. So gehst du vor:

• Mische den Kartenstapel gut durch.
• Sortiere die Karten in aufsteigender Reihenfolge (von der kleinsten bis zur größten Zahl).

Wichtig: Überlege, wie du dabei vorgehst, und schreibe deine Schritte auf. Beschreibe genau, wie du die Karten sortierst.

Hinweis: Versuche die Aufgabe durch wiederholtes Finden der kleinsten Karte zu lösen.

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Einführung Binärsystem

• 💡 Notwendigkeit des Binärsystems
  • Einführungsvideo gemeinsam anschauen und besprechen
  • Computer können nur Strom ein/aus (1/0) unterscheiden
  • Darstellung von Daten (Zahlen, Buchstaben, Bilder, Töne, …) in Form von 0 und 1
• 🔢 Zahlen in Binärzahlen umwandeln
  • Übungsblatt gemeinsam lösen

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Darstellung von Buchstaben und Glühbirnenspiel

• 🔤 Buchstabencodierung
  • Buchstabencodierung.docx gemeinsam lösen
  • Zählweise in Binär besprechen (=hintere 4 Stellen zählen hoch)
  • Codierte Wörter übersetzen
  • Zusatz: Namen in Binär übersetzen
• 💡 Glühbirnenspiel
  • Glühbirnen.pdf 10x doppelseitig ausdrucken
  • Jede Glühbirne steht für eine Stelle
  • 2 Teams spielen gegeneinander (mind. 6 Spieler:innen pro Team)
  • Lehrperson gibt Zahl zwischen 0 und 31 vor
  • Glühbirnen müssen passend gedreht werden

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Materialien

• Spielkarten
• Arbeitspaket.docx
• Lösungen.docx
• Binärkärtchen.pdf
• Buchstabencodierung.docx
• Glühbirnen.pdf
• Übungsblatt_Binärzahlen.pdf