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.gitmodules

@@ -1,3 +1,6 @@
 [submodule "authorchapters"]
 	path = authorchapters
 	url = https://github.com/motrellin/authorchapters.git
+[submodule "lst-robotkarol"]
+	path = lst-robotkarol
+	url = https://github.com/motrellin/lst-robotkarol.git

ddi/sol.tex

@@ -1 +1,2 @@
 \chapter{Lösungsversuche}
+\input{ddi/sol/f21t3}

ddi/sol/f21t3.tex

@@ -0,0 +1,229 @@
+\sectionwithauthor[author={Max Ole Elliger},email={[email protected]}]{F21T3}
+\subsubsection{Aufgabe 1}
+\paragraph{Erlebnis für die SuS}
+Die Arbeit mit den Robotern bietet den Schülerinnen und Schülern (SuS) die
+Möglichkeit, erarbeitete Algorithmen direkt auszuprobieren, und das nicht nur am
+Bildschirm. Dies lässt sich anhand des EIS-Prinzips nach Bruner nachvollziehen:
+Während die reine Programmierarbeit eher symbolischen Charakter hat, bietet sich
+den SuS durch die Roboter die Möglichkeit, ihre Erarbeitung enaktiv
+auszuprobieren.
+
+Im Vergleich dazu bietet eine Simulation eines Roboters diese Möglichkeit nicht
+direkt. Viel mehr findet das Ausprobieren (nach dem EIS-Prinzip) ikonisch statt.
+\par
+\paragraph{Praktische Umsetzung im Unterricht}
+Während eine simulierte Umgebung wie Robot Karol einfach am Computer bedient
+werden kann, benötigen die Roboter mehr physischen Platz im Klassenzimmer. Je
+nach Klassengröße und Platz pro Schreibtisch kann dies ein Problem darstellen.
+\par
+\paragraph{Anforderungen an die Programmierumgebung}
+Mit Blick auf die erste Kompetenzerwartung des Lehrplanauszugs sollte die
+Programmierumgebung Möglichkeiten bieten, diese auch ohne Programmierkenntnisse
+erforschen zu können, schließlich sollen die SuS Problemstellungen u. a. aus
+ihrer Erfahrungswelt analysieren und strukturieren. Dies wird beispielsweise in
+Robot Karol durch die Schaltflächen zur Navigation durch die Welt ermöglicht.
+
+Abgesehen davon sollte die Umgebung typische Programmierbausteine beinhalten,
+wie z.B. Sequenz, Bedingte Anweisung, Wiederholung mit fester Anzahl oder
+Bedingte Wiederholung.
+
+Zudem sollte die Bedienung intuitiv sein, sodass das Testen von Programmen keine
+allzu große Hürde bietet.
+\par
+
+\subsubsection{Aufgabe 2}
+Hier die geforderte Grobplanung:
+
+\begin{table}[H] % TODO Positioning
+	\centering
+	\begin{tabularx}{\textwidth}{|c|>{\raggedright\arraybackslash}X|>{\raggedright\arraybackslash}X|}
+		\hline
+		Stunde & Beschreibung & Feinziel \\
+		\hline
+		1 & Betrachtung von Algorithmen aus der Erfahrungswelt der SuS,
+		Definition der Begriffe \emph{Algorithmus}, \emph{Anweisung} & Die SuS
+		sind in der Lage, den Begriff \emph{Algorithmus} anhand von Beispielen
+		aus ihrer Lebenswirklichkeit zu verdeutlichen. \\
+		\hline
+		2 & Einarbeiten in die Programmierumgebung des Roboters, Schreiben
+		einfacher sequentieller Programme, Begriff \emph{Sequenz} & Die SuS sind
+		in der Lage, einfache sequentielle Programme in der 
+		Roboterprogrammierumgebung zu schreiben.
+		\\
+		\hline
+		3 & Programme mit bedingten Anweisungen & Die SuS sind in der Lage,
+		\emph{bedingte Anweisungen} gezielt in Programmen einzusetzen. \\
+		\hline
+		4 & Wiederholung mit fester Anzahl & Die SuS sind in der
+		Lage,\emph{Wiederholungen mit fester Anzahl} gezielt in Programmen
+		einzusetzen. \\
+		\hline
+		5 & Bedingte Wiederholung & Die SuS sind in der
+		Lage,\emph{bedingte Wiederholungen} gezielt in Programmen einzusetzen.
+		\\
+		\hline
+		6 & Projektarbeit & Die SuS sind in der Lage, mithilfe der erlernten
+		Programmierelemente größere Aufgabenstellungen zu bewältigen. \\
+		\hline
+	\end{tabularx}
+	\caption{Grobplanung}
+\end{table}
+
+\subsubsection{Aufgabe 3}
+
+\paragraph{Aufgabenstellung}
+\begin{enumerate}
+	\item
+		Nenne die Definition des Begriffs \emph{Algorithmus}! 
+		Verdeutliche den Begriff zudem an einem Beispiel aus dem Alltag!
+	\item
+		Im folgenden ist ein Programmausschnitt dargestellt. Nenne die
+		beiden verwendeten Programmierkonstrukte!
+		\begin{lstlisting}[language=robotkarol]
+		wiederhole 5 mal
+			Schritt()
+			Drehen()
+		endewiederhole
+		\end{lstlisting}
+	\item
+		Programmiere folgende Situation für den Roboter: Wenn der
+		Roboter vor einer Wand steht, dann soll er sich einmal nach
+		links drehen und einen Schritt laufen. Ansonsten soll er einen
+		Schritt nach vorne gehen.
+	\item
+		Programmiere folgende Situation für den Roboter: Der Roboter
+		soll sich dauerhaft abwechselnd einmal links drehen und
+		anschließend nach rechts drehen.
+\end{enumerate}
+\par
+\paragraph{Lösungsvorschlag}
+\begin{enumerate}
+	\item
+		Eine Algorithmus ist eine \emph{endliche} und \emph{eindeutige} Abfolge von
+		Anweisungen. Ein Beispiel aus dem Alltag ist ein Backrezept:
+		Eine Anweisung ist beispielsweise, man solle 200 Gramm Mehl in
+		eine Schüssel geben. Bekannterweisen besteht ein Rezept nur aus
+		endlich vielen Anweisungen, und diese sollen in einer klar
+		vorgegebenen eindeutigen Reihenfolge durchgeführt werden.
+	\item
+		\emph{Wiederholung mit fester Anzahl}, \emph{Sequenz}
+	\item
+		\begin{lstlisting}[language=robotkarol]
+		wenn IstWand() dann
+			LinksDrehen()
+			Schritt()
+		sonst
+			Schritt()
+		endewenn
+		\end{lstlisting}
+
+	\item
+		\begin{lstlisting}[language=robotkarol]
+		wiederhole solange True
+			LinksDrehen()
+			RechtsDrehen()
+		endewiederhole
+		\end{lstlisting}
+
+\end{enumerate}
+\par
+
+\subsubsection{Aufgabe 4}
+
+%TODO Tabelle?
+
+Nach der üblichen Begrüßung und Behandlung organisatorischer Themen sollen alle
+SuS eine Anleitung zum Bau eines Papierfliegers niederschreiben. Sie dürfen
+dabei nicht selbst ein Exemplar bauen. Nach 10 Minuten tauschen sie Anleitungen
+mit einer festgelegten Partnerin oder Partner aus, die nicht direkt daneben
+sitzen. Anschließend sollen Papierflieger gemäß den übergebenen Anleitungen
+gebaut werden.
+
+Diese vorbereitende Übung soll zu dem Ergebnis führen, dass Anleitungen leicht
+missverstanden werden können. Da davon auszugehen ist, dass die Anleitungen
+nicht ausreichend detailliert geschrieben werden, wird voraussichtlich kaum ein
+Papierflieger den Erwartungen der SuS entsprechen. Dies führt zu einem
+Unterrichtsgespräch, welche Eigenschaften gute Anleitungen haben müssen. Hierbei
+sollten folgende Eigenschaften gefunden werden:
+\begin{itemize}
+	\item
+		präzise
+	\item
+		möglichst kleinschrittig, Schritt für Schritt
+	\item
+		nachvollziehbar für die Leserin/den Leser
+\end{itemize}
+Mithilfe dieser Sammlung soll nun der Bezug zur Informatik im
+Unterrichtsgespräch thematisiert werden. Dabei soll der Unterschied zwischen
+Mensch und Computer besprochen werden: Computer haben im Gegensatz zu Menschen
+nicht die Möglichkeit, Anweisungen kreativ zu interpretieren.
+
+Anschließend werden die Begriffe \emph{Anweisung} und \emph{Algorithmus}
+eingeführt und in Form eines Hefteintrages gesichert:
+\begin{quote}
+	Einen eindeutigen und atomaren Einzelschritt nennen wir
+	\emph{Anweisung}.
+\end{quote}
+\begin{quote}
+	Eine endliche und eindeutige Abfolge von Anweisungen nennen wir
+	\emph{Algorithmus}.
+\end{quote}
+
+Nun sollen die SuS in Partnerarbeit Beispiele für Algorithmen aus dem Alltag
+finden. Nach 5 Minuten werden diese in Form eines Unterrichtsgespräches an der
+Tafel gesammelt. Dadurch bekommen die SuS Zeit, mit einem Peer über die neuen
+Begriffe zu reflektieren und nach Beispielen zu suchen, wobei sie diese im
+Anschluss überprüfen können. Zwecks Sicherung werden diese Beispiele dann auch
+im Heft festgehalten.
+
+Zum Schluss sollen in Einzelarbeit die folgenden Beispiele dahingehend
+analysiert werden, ob Algorithmen dargestellt werden:
+\begin{enumerate}
+	\item
+		\begin{quote}
+			Zuerst fahren Sie zwei Kilometer geradeaus. Anschließend
+			biegen Sie links ab und halten nach 200 Metern. Wenn Sie
+			nun aussteigen, befinden Sie sich vor dem Bahnhof.
+		\end{quote}
+	\item
+		\begin{lstlisting}
+		Addiere 1
+		Addiere 1
+		Addiere 1
+		Addiere 1
+		Addiere 1
+		...
+		\end{lstlisting}
+	\item
+		\begin{quote}
+			Schütte als Erstes 200 Gramm Mehl in die Schüssel.
+			Anschließend kommen ...ähm... 50 Gramm Zucker oder 100
+			Gramm Salz dazu. Danach einfach kräftig umrühren und
+			fertig ist der Kuchen!
+		\end{quote}
+\end{enumerate}
+Während das erste Beispiel tatsächlich einen Algorithmus darstellt, stellen die
+anderen beiden Beispiele Gegenbeispiele dar, wobei Beispiel 2 auf die
+Endlichkeit und Beispiel 3 auf die Eindeutigkeit der Anweisungen hinweist.
+Dadurch können die SuS den Begriff besser abgrenzen.
+
+Die Ergebnisse werden im Anschluss im Unterrichtsgespräch besprochen, um
+sicherzustellen, dass alle SuS die richtigen Ergebnisse haben.
+
+\subsubsection{Aufgabe 5}
+
+\paragraph{Einsatz in der 9. Klasse (Einstieg Programmierung)}
+Je nach konkreter zugehöriger Programmierumgebung lassen sich die Roboter auch
+für den Einstieg in die Programmierung in 9. Klasse verwenden. Die Roboter
+könnten zur Auffrischung des Wissens aus der 7.	Klasse verwendet werden, um
+anschließend den Übergang zu einer neuen Programmiersprache (z.B. Python oder
+Java) zu erleichtern. Falls die zugehörige Programmierumgebung auch
+Möglichkeiten zur Objektorientierung bietet, könnte man auch diskutieren, ob man
+die Roboter weiterverwendet.
+\par
+\paragraph{Einsatz im Projekt in der 10. Klasse}
+In der 10. Klasse könnten die Roboter auch wieder eingesetzt werden, da diese
+verschiedene reale Problemstellungen ermöglichen. Beispielsweise könnte versucht
+werden, in Gruppen die Roboter auf ein Rennen vorzubereiten. Dafür sind diese
+natürlich auch geeignet.
+\par

macros.sty

@@ -24,6 +24,11 @@
 \usepackage{enumitem}
 
 \usepackage{authorchapters/authorchapters}
+\usepackage{lst-robotkarol/robotkarol}
+
+\usepackage{float}
+
+\usepackage{tabularx}
 
 \usepackage{bussproofs}