Hempel: Informatik 9
Kursthemen
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Präsentationsmedien analysieren und gestaltenWie oft habt ihr schon Präsentationen erlebt? Wie viele davon waren so richtig gut? Wodurch wurden Präsentationen gut oder schlecht? Wie bekommen wir eine gute digitale Präsentation hin?
Schauen wir uns dazu einige Präsentationen genauer an. Beginnen wir mit dem Zusammenschnitt zweier Produktpräsentationen von Apple und Microsoft mit Steve Jobs und Steve Ballmer
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Ziel einer Präsentation
Präsentieren bedeutet darstellen und vorzeigen. Im Gegensatz zur Rede, bei der ausschließlich das gesprochene Wort im Vordergrund steht, liegt der Fokus einer Präsentation immer in der Veranschaulichung und Visualisierung des gesprochenen Wortes.
Diese Visualisierungen sorgen für eine deutliche Erhöhung der Behaltensquote.
Behaltensquote
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Erstellen Sie nach Betrachtung der verlinkten Präsentation hier sowie der gegebenen Dateien A und C Festlegungen an das Medium für eine gute digitale Präsentation. Diskutieren Sie ihre Aspekte mit ihrem Team. Strukturieren Sie ihre gemeinsamen Aspekte.
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Präsentationsmedien analysieren und gestalten -
Präsentationsmedien analysieren und gestalten
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Gekonnt abweichen: Speedpresentation und Pecha KuchaBewusst gegen die Regeln guter Präsentationen verstößt man beim Pecha Kucha und bei der Speedpresentation, um die Aufmerksamkeit des Publikums zu sichern bzw. um zeitliche Vorgaben einzuhalten.
Diskutieren Sie Vor- und Nachteile dieser Techniken beim Einsatz in der Schule.
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Maschinelle Verarbeitung von Daten im Netz verstehen
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theoretischer und praktischer Test
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Habt Ihr das auch schon erlebt: der Preis eines Produkts ändert sich extrem, nur weil man statt des Windows-Rechners mit einem iPad sucht, weil man statt des Shops des Anbieters eine Preisvergleichsportal benutzt oder weil man statt in der Woche mal am Wochenende kauft? Was ist da los?
Das Geheimnis Dynamic Pricing führt uns zu den Frage:
- Wie erfolgt eigentlich die Verarbeitung von Informationen im Netz, etwa die meiner Suchanfragen?
- Wie funktioniert eine Suchmaschine?
- Welche Faktoren beeinflussen das Suchergebnis?
- Wie sollte ich mich zukünftig sinnvoll verhalten?
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Feiertag
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Maschinelle Verarbeitung von Daten im Netz verstehen
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Maschinelle Verarbeitung von Daten im Netz verstehen
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Wie arbeitet eine Suchmaschine? Durchsucht sie mit meiner Anfrage das ganze Internet genau in diesem Moment?
Wie suchen wir eigentlich in klassischen Medien, z. B. ein Rezept für ein leckeres Mittagessen? Es muss ja nicht immer was mit der Schule zu tun haben!
Unser Vorgehen
→ Bibliothek/Bücherregal → Kochbücher → Buch → Inhaltsverzeichnis/Index → Rezept
Ein alphabetisches Rezeptregister ist für große Datenmengen unpraktisch.
Die Einteilung der Rezepte in Kategorien erleichtert die zielgerichtete Suche bestimmter Gerichte.
In einem Index werden Begriffe gesammelt, inhaltlich zusammengefasst und die Orte des (ggf. mehrfachen) Vorkommens im Dokument festgehalten.
Synonyme werden durch Referenzen auf den Hauptbegriff (siehe …) abgebildet.
- Je genauer der Index, desto besser/schneller die Suche.
- Je strukturierter der Index, desto besser/schneller die Suche.
Wie kann man einen Index erstellen?
Das Indexieren von Informationen ist aus technischer Sicht an den Umgang mit einem Datenbanksystem gebunden. Das Herzstück eines Datenbanksystems ist eine Datenbank oder ein Verbund aus mehreren Datenbanken, in denen die Daten gespeichert werden. Zum Schutz der Daten und ihrer Struktur wird der Zugriff auf die Daten durch ein Datenbankmanagementsystem geregelt – einer Schnittstelle zwischen Benutzer und Datenbank.
Datenbanksystem = Datenbank(en) + Datenbankmanagementsystem
Eine Analogie zu Datenbanksystemen sind Bibliotheken. Die Bücherregale entsprechen den Datenbanken. Der Zugriff auf die Datenbanken wird durch die Bibliothekare (Datenbankmanagementsystem) geregelt: Sie überprüfen, wer Bücher ausleihen darf, sie helfen ggf. beim Auffinden von Büchern, sie allein stellen zurückgegebene Werke wieder in die Regale ein und sie sind auch für Neuanschaffungen und die Indexierung von Büchern verantwortlich. (nach Lutz Hellmig, Suchmaschinen und Datenbanksysteme CC BY-NC-SA 3.0 DE)
Wie funktioniert nun eine Suchmaschine?
- Erfassen und Speichern aller Dokumente → Crawler → Ergebnis: Reduziertes Abbildes des Web
- Indizierung eines jeden Dokuments → Indexer → Ergebnis: Datenbank mit einem Index
- Verarbeitung der Anfrage aus dem Nutzerinterface → Indizierung der Anfrage → Suche in der Index-Datenbank → Ergebnis: Liste von Links
- Ordnen der Ergebnisliste → Ranking unter Berücksichtigung von Aktualität, Popularität, Metadaten, ... → Ergebnis: geordnete Liste von Links
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Herbstferien
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Feiertag
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Daten zuverlässig und korrekt übertragen - Informatik-Biber
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Kennst Du noch das Spiel "Stille Post"? Ja!
Dann spielen wir es jetzt mal!
Wurde die Information falsch übermittelt? Das wäre für eine echte Kommunikation eine Katastrophe! Also, was können wir tun, um Daten zuverlässig und korrekt zu übertragen?
Versuchen wir es mit
- Team A: Verschlüsselung, damit es kein unberechtigter Lesen kann,
- Team B: Codierung, damit es mit dem Computer übertragen werden kann,
- Team C: Prüfziffern, damit Fehler auffallen und eventuell automatisch behoben werden können.
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Daten zuverlässig und korrekt übertragen
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Daten zuverlässig und korrekt übertragen - Die Show -
Probleme untersuchen und durch Programmierung lösen - Selbststudium
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Für die Morseaufgabe haben wir bereits den Calliope mini benutzt. Nun wollen wir ab der nächsten Woche erkunden, was der kleine Controller alles so kann. Bis dahin - da ich nicht da bin - steht mit der "Hour of Code" im Selbststudium eine Einführung in die Programmierung an. Die darin vorgestellten Prinzipien werden für die Programmierung des Calliope mini benötigt.Erkämpft euch eure persönliche "Hour of Code"-Urkunde. Zeigt mir, dass ihr in der Lage seit, einfache Programmierprobleme zu lösen. Entdeckt dabei die Grundlagen der Programmierung!
Gebt auf der Login-Seite die Kurszeichen (6 Großbuchstaben) und dann den persönlichen Code ein, den ihr von mir erhalten habt: https://studio.code.org/join
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Probleme untersuchen und durch Programmierung lösen
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Das MetronomSicherlich kennt Ihr das Metronom aus der Musik. Es ist das Gerät, welches pro Takt ein Signal ausgibt. Der einstellbare Takt wird in „Schläge pro Minute“ (beats per minute – bpm) angegeben. Stellt man das Metronom z. B. auf 120 bpm, so werden pro Sekunde zwei Signale ausgegeben.
Übrigens kann man damit sogar (moderne) Musik machen:
Calliope mini als Metronom
Der Calliope mini soll als Metronom arbeiten. Wir vereinbaren folgende Mindestanforderungen:
- Grundtakt: 60 bpm
- Start/Stopp: Berührung Sensor 1, Statusanzeige mit Farb-LED (rot – aus, grün – an)
- Taktveränderung in 5er Schritten: Taste A erhöht, Taste B vermindert
- Taktveränderung: Metronom stoppt - Start mit Sensor 1
- Signalausgaben: akustisch und LED-Matrix-Darstellung
Analyse der Funktionalität und des Programms
Ein erster Programmentwurf liegt in der Datei „Metronom_Vorgabe.hex“ vor. Wir wollen diesen überprüfen.
- Schließe den Calliope mini an deinen Rechner an und kopiere das Programm auf das „MINI“-Laufwerk.
- Teste ausgiebig Korrektheit und Funktionalität des Metronom-Programms. Erfasse in einer Übersicht die Dinge, die korrekt, fehlerhaft bzw. nicht funktionieren. Vergleiche mit Deinem Nachbarn und testet ggf. erneut. Hinweis: Mit Hilfe des Tasters „RESET“ kannst du jederzeit den Startzustand des Programms wieder herstellen.
Fehlerkorrektur
- Importiere die Datei in die Programmierumgebung für Calliope http://pxt.calliope.cc.
- Im Programm werden Platzhalter (sog. Variablen) verwendet.
- Ermittle die voreingestellten Werte der Variablen Variablen aktiv, bpm und merkerTasteA.
- Beschreibe die Aufgaben der Variablen aktiv, bpm und merkerTasteA sowie den Prozess der Werteänderung.
- Prüfe, ob dieser Prozess den Mindestanforderungen entspricht. Korrigiere die Blöcke, speichert in eine Datei und übertragt diese auf den Calliope mini. Teste anschließend.Übertrage die Erkenntnisse auf die Arbeitsweise des Knopfs B. Passe die Blöcke an.
Die Ausgaben des Metronoms werden im Block
dauerhaft
- festgelegt.
- Erläutere deinem Nachbarn die Ausgaben des Metronoms mit Hilfe der Abbildung. Ermittelt die Koordinaten der verwendeten LEDs.
- Vergleicht die Ausgaben mit den Anforderungen und der Mängelübersicht.
- Korrigiert die Blöcke, speichert in eine Datei und übertragt diese auf den Calliope mini. Testet anschließend und korrigiert ggf. weiter.
- Im Block dauerhaft befindet sich unter dem Zeichen „?“ bereits ein Kommentar, der für Programmbeschreibungen genutzt werden kann.
- Ändere den Kommentar so ab, dass er die Aufgabe des gesamten Blocks beschreibt.
- Erstelle nach Absprache mit deinem Nachbarn für die anderen Blöcke ebenfalls beschreibende Kommentare. Behebt dabei die vorhandenen Probleme. Korrigiert das Programm, speichert in eine Datei und übertragt diese auf den Calliope mini. Testet anschließend und korrigiert ggf. weiter.
Erweiterung
- Diskutiere mit Deinem Nachbarn eine sinnvolle Erweiterung für das Calliope-Metronom. Beschreibe diese, setze sie um und teste ausgiebig.
Was haben wir gelernt?
Variable, Bedingungen, Aktoren und Sensoren
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Probleme untersuchen und durch Programmierung lösen
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Ergebnis:
Dummerweise ist der Calliope ganz schön träge beim Schütteln. Man sieht gar nicht, ob man zwei Mal eine Zahl geworfen hat oder das System einfach mal nicht auf das Schütteln reagiert hat.
Vorschlag: Nutzung der Farb-LED. Mit jedem Schütteln soll diese die Farbe wechseln.
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Ergebnis:
Dummerweise sind manchmal die Farben der Farb-LED kaum zu unterscheiden. Versuchen wir es mit genau zwei Farben, die sich immer abwechseln sollen.
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Ergebnis: Wir nutzen eine Variable farbmerker, die sich eine Zahl entsprechend der ausgewählten Farbe merkt. Damit können wir in Abhängigkeit von dieser Variable die Farbausgabe gestalten.
FERTIG, oder?
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Probleme untersuchen und durch Programmierung lösen
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Ein Würfel, der nur die Zahlen von 1 bis 6 würfeln kann, ist doch langweilig! Versuchen wir es mit dem MEGA-Würfel.Calliope mini als Würfelgenerator
Der Calliope mini soll als MEGA-Würfel arbeiten. Dieser besteht aus bis zu drei Würfeln in den Farben rot, grün und blau. Die Würfel haben immer gleich viele, aber änderbare Augenzahlen.
Wir vereinbaren folgende Anforderungen:
- Grundeinstellung: ein Würfel mit sechs Augen
- Taste A: Veränderung der Augenzahl im Bereich 2 bis 9 in Einerschritten
- Taste B: Veränderung der Anzahl der Würfel im Bereich von 1 bis 3 in Einerschritten
- Taste A+B: Einschalten der Grundeinstellung
- Schütteln: „Wurf der Würfel“ à Anzeige der Augenzahlen pro Würfel incl. Würfelfarbe
Analyse der Funktionalität und des Programms
Ein erster Programmentwurf liegt in der Datei „mini-Mega-Wuerfel_Vorgabe.hex“ vor. Wir wollen diesen überprüfen.
- Schließe den Calliope mini an deinen Rechner an und kopiere das Programm auf das „MINI“-Laufwerk.
- Teste ausgiebig Korrektheit und Funktionalität des Programms.
Erfasse in einer Übersicht die Dinge, die korrekt, fehlerhaft bzw. nicht funktionieren. Vergleiche mit Deinem Nachbarn und testet ggf. erneut.
Hinweis: Mit Hilfe des Tasters „RESET“ kannst du jederzeit den Startzustand des Programms wieder herstellen.
Fehlerkorrektur
Starte aus dem Startmenü das Hilfsprogramm Calliope Uploader und anschließend die Programmierumgebung für PXT lokal für den Calliope mini. Importiere die gegebene Datei.
Arbeite nach folgender Schrittfolge zum Beheben der Fehler und zur Vervollständigung der Arbeitsweise.
- Prüfen/Korrigieren der Grundeinstellungen beim Start
- Prüfen/Korrigieren der Rücksetzfunktion mit Knopf A+B
- Begründen der Korrektheit der Berechnung beim Bestimmen der Zufallszahl
- Prüfen/Korrigieren des Algorithmus für das Ereignis „Wenn Knopf A gedrückt“.
- Prüfen/Korrigieren des Algorithmus für das Ereignis „Wenn Knopf B gedrückt“.
Hinweis: Wissen transferieren! - Prüfen/Korrigieren der Farbanpassung bei mehreren Würfeln.
Hinweis: Die Variable index merkt sich die Nummer des aktuellen Würfels beginnend bei 0. In Abhängigkeit vom index kann somit die Farbausgabe programmiert werden. Verwenden Sie Logik-Bausteine.
Programmdokumentation
Ergänze für alle Ereignisse beschreibende Programmkommentare.
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Ferien zum Jahreswechsel
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Ferien zum Jahreswechsel
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Probleme untersuchen und durch Programmierung lösen
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Der Calliope mini soll die Funktion eines der folgenden Systeme umsetzen.
- Alarmanlage
- Umgebungslichtabhängiges Straßenbeleuchtungssystem
- Kompass
- Thermometer mit Warnanzeige
- Musikalische Glückwunschkarte
- automatischer Personenzähler
- Handyersatz zur Übermittlung einfacher Informationen
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Aufgabenstellung
- Wähle ein Thema aus der obigen Liste. Entwickle eine exakte Beschreibung der gewünschten Funktionalität, eine sog. Spezifikation.
- Bestimme geeignete Calliope mini Sensoren und Aktoren zur Umsetzung der Spezifikation.
- Entwickle im Calliope mini Editor einen Algorithmus, der die gewünschte Spezifikation umsetzt.
- Dokumentiere mit Hilfe der Kommentarfunktion des Editors (Rechtklick auf einen Block) deinen Algorithmus (Variablen, Wiederholungs- und Verzweigungsstrukturen, Berechnungen).
- Bereite eine max. fünfminütige Präsentation deines Projekts vor, ohne eine Präsentationssoftware zu verwenden. Gehe dabei auf folgende Aspekte ein:
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- Projektziel
- Arbeitsweise des Systems
- Begründung der Sensoren- und Aktorenauswahl
- Elemente des Algorithmus
- Mögliche Weiterentwicklungen und Verbesserungen
- Was ist mir bei der Projektbearbeitung besonders leicht/schwer gefallen und warum?
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Probleme untersuchen und durch Programmierung lösen
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Präsentiere in max. fünf Minuten dein Projekt. Gehe auf die folgende Aspekte ein:
- Projektziel
- Arbeitsweise des Systems
- Begründung der Sensoren- und Aktorenauswahl
- Elemente des Algorithmus
- Mögliche Weiterentwicklungen und Verbesserungen
- Was ist mir bei der Projektbearbeitung besonders leicht/schwer gefallen und warum?
Schätze die Präsentation deiner Mitschüler ein. Nutze dazu den Einschätzungsbogen. Gib im Anschluss ein Feedback mit folgenden drei Aussagen:
- Ich habe beobachtet: ...
- Dies hat auf mich so gewirkt: ...
- Daher würde ich dir gern folgenden Tipp geben: ...
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Ausblick und Planung des Besuchs der Fachpräsentationen 11