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1 Lehr- und Forschungsgebiet Informatik 9 Computerunterstütztes Lernen & Didaktik der Informatik Prof. Dr.-Ing. Ulrik Schroeder InfoSphere Schülerlabor Informatik an der RWTH Aachen Prof. Schroeder, Nadine Bergner, Jan Holz Michaela Wehling, Tobias Quix & Laura Tiemann 1

2 Modulthemen Zauberschule Informatik Scratch & Alice Schatzsuche - Kryptographie EAN-Codes Reise ins Innere des PCs Rechnen mit DNA Künstliche Intelligenz Kürzester Weg Lego- Turingmaschine Android- Programmierung Computergrafik 2

3 Modulthemen Module für die Grundschule Module für die Unterstufe Module für die Mittelstufe Module für die Oberstufe

4 Module für die Grundschule Zauberschule Informatik Methode: Die Kinder basteln Zauberstäbe und erarbeiten sie auf ihrem Zauberausweis vom Zauberneuling zum Zaubermeister hoch. Informatische Inhalte: Binärzahlen Bildübertragung Fehlererkennung 4

5 Module für die Grundschule Pssst! Geheim! (noch in der Entstehung) Methode: Die Kinder lösen als Dedektive an mehreren Stationen kleine Informatikrätsel. Informatische Inhalte: Sortierverfahren mit der Balkenwaage Kryptologie mit Zaubertinte Suchverfahren im Telefonbuch und Karteikasten Das Rucksackproblem 5

6 Module für die Unterstufe Wie funktioniert das Internet? Informatische Inhalte: Binärzahlen Verbindungstypen (Wlan, Lan) Komponenten einer Website Sicherheit Internetadressen Methode: Stationenlernen Die SuS erarbeiten die verschiedenen Komponenten des Internets an einzelnen Stationen und verbinden ihr Wissen in einem abschlißenden Spiel. 6

7 Module für die Unterstufe Spielend Programmieren Lernen mit SCRATCH Informatische Inhalte: Einstieg in die Programmierung Konstrukte wie Schleifen, Variablen und Abfragen Methode: Gruppenpuzzle Die SuS erarbeiten in Expertengruppen Fachwissen zu einem bestimmten Thema und setzen ihr Wissen in der gemischten Arbeitsgruppen zusammen. 7

8 Module für die Unterstufe Methode: Erste eigene App programmieren - Einstieg in den App Inventor Informatische Inhalte: Einstieg in die Programmierung mit dem AppInventor Konstrukte wie Schleifen, Variablen und Abfragen Erste Einblicke in die GUI-Programmierung von Apps Die SuS erarbeiten sich schrittweise die erste voll funktionsfähige App und können diese anschließend nach Lust und Laune weiter ausbauen. 8

9 Module für die Mittelstufe Reise ins Innere des PCs Informatische Inhalte: Kennenlernen der einzelnen Hardwarekomponenten eines PCs Internetrecherche zu einzelnen Komponenten ( Medienkompetenz) Methode: Gruppenarbeit Selbstständiges Aufschrauben eines PCs 9

10 Module für die Mittelstufe EAN- & QR-Codes Informatische Inhalte: SuS erfahren den Nutzen von Codes auf alltäglichen Produkten (Informatik im Alltag) Lesen und Erstellen von EAN- und QR-Codes Sinn und Berechnung der Prüfziffer Methode: Freies Ausprobieren/ Experimentieren mit Scannern und Codes 10

11 Module für die Mittelstufe Die Suche nach dem verlorenen Schatz - Kryptographie zum Anfassen Informatische Inhalte: Skytale, Fleißnersche Schablone, Caesar-Verschlüsselung, Vigenere-Verschlüsselung und die Enigma Methode: Forschendes Lernen 11

12 Module für die Mittelstufe Suche nach dem kürzesten Weg Informatische Inhalte: Einblicke in Graphstrukturen Erfindung eigener Graphalgorithmen zur Suche nach dem kürzesten Weg Graphalgorithmen: Floyd-Warshall, Dijkstra Methode: Spielerische Suche nach dem kürzesten Weg Entwicklung eigener Algorithmen Programmierung eines funktionierenden Algorithmus 12

13 Module für die Mittelstufe Objektorientiert programmieren lernen mit ALICE Informatische Inhalte: Programmierung einer 3D-Welt Programmierkonstrukte Methode: Freie Gestaltung einer selbst gewählten Welt ( Motivation) 13

14 Module für die Mittelstufe Grün, gelb, rot - Aufbau und Programmierung einer Ampelanlage Informatische Inhalte: Automaten (Zustände, Übergänge) Aufbau eines Ampelanlagen-Modells Programmierung der Anlage Methode: Kombination aus Aufbau des Modells und Programmierung 14

15 Module für die Oberstufe LEGO-Turingmaschine Informatische Inhalte: Theoretisches Modell einer Turingmaschine Begrifflichkeiten & Funktionsweise einer Turingmaschine Tabellarische Darstellung exemplarischer Übergangsfunktionen Methode: Nachbauen einer Turingmaschine mittels Lego-Steinen und Mindstorm Praktisches Durchführen von mathematischen Berechnungen Videodokumentation der Berechnungen 15

16 Module für die Oberstufe Künstliche Intelligenz Reguläre Ausdrücke Einstieg in Logik-Programmierung mit Prolog Entwicklung eines Chatbots Turing-Test Methode: Lernen regulärer Ausdrücke mittels eines selbstgebauten Dominos Freies Programmieren eines Chatbots je nach Niveau der SuS ( Individualisierung) 16

17 Module für die Oberstufe Android App: Bluetooth-Fernsteuerung Eigene Android App für Smartphones entwickeln Bluetooth-Fernsteuerung durch Auslesen des Lagesensors Grundlagen der Bluetooth Kommunikation Java-Programmierung in Eclipse mit Android SDK Steuert Lego NXT oder Arduino Mikrocontroller Methode: Gendergerechtes Motivieren durch Einsatz von Smartphones Alltagsbezug: Einsatz von Smartphones als aktuelle Technologie Praxisnähe: Entwicklung eines nutzbaren Produkts Arbeit in Zweiergruppen 17

18 Module für die Oberstufe Rechnen mit DNA Theorie: Königsberger Brückenproblem Hamilton-Pfad & -Kreis Travelling-Salesman-Problem Theorie des Travelling-Salesman-Problem Methode: Fächerübergreifend zur Biologie ( höheres Interesse bei Mädchen???) Nachbau von DNA-Sequenzen mittels Duplo-Steinen DNA-Berechnung über die Software Hellics 18

19 Module für die Oberstufe Informatische Inhalte: GUI-Programmierung (Java und XML) Smartphones als Informatiksystem Model-View-Controller Paradigma GUI-Programmierung für Android Methode: Partnerarbeit Entwicklung einer GUI für das Spiel Schiffe versenken Eine konsolenbasierte Version des Spiels wird entweder zur Verfügung gestellt oder von den TeilnehmerInnen vorbereitet und mitgebracht Schiffe versenken Ich Gegner 19

20 Module für die Oberstufe Einstieg in die Computergrafik Methode: forschendes Lernen Partnerarbeit Informatische Inhalte: Darstellung von Objekten als Dreiecksnetze Koordinatentransformationen Rot-Grün-Blau-Farbdarstellung Programmierung von Shaderprogrammen 20

21 Danke für eure Aufmerksamkeit! Fragen? Idee? Verbesserungsvorschläge? -> gerne auch später: per Mail an oder über das Kontaktformular auf der Website: (dort kann man sich auch für den Newsletter eintragen) 21

22 Modulthemen Zauberschule Informatik Scratch & Alice Schatzsuche - Kryptographie EAN-Codes Reise ins Innere des PCs Rechnen mit DNA Künstliche Intelligenz Kürzester Weg Lego- Turingmaschine Android- Programmierung Computergrafik 22

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