Algorithmen und ProblemlösenInformatik · Klasse 5/6
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Kapitel 2 · 11 Stunden · interaktive Präsentationen

Mit Nullen, Einsen und Anweisungen

Computer kennen nur 0 und 1. Die Reihe zeigt das Binärsystem, Bits und Bytes und wie Daten codiert werden. Danach geht es um Algorithmen im Alltag, ihre Darstellung und das Programmieren mit Scratch: Wiederholungen, bedingte Anweisungen, Sequenzen und eigene Projekte.

Stunden11Präsentationen
Umfang≈ 14Unterrichtsstunden
ThemaKap. 2
  1. 01

    Stunde 1 · 2 Unterrichtsstunden

    Das Binärsystem

    Leitfrage: Wie lassen sich unsere Zahlen ins Binärsystem umrechnen?

    • Kapitelauftakt Algorithmen und Problemlösen
    • Bit, Dezimalsystem und Binärsystem, Stellenwerttafeln
    • Umrechnen: Dualzahl → Dezimalzahl und Dezimalzahl → Dualzahl (Division durch 2)
    • M1 Lampenreihen, M2 Stellenwerttafel bis 30

    Interaktiv Mindmap sortieren · Binäre Stellenwerttafel zum Anklicken · Divisions-Rechner Schritt für Schritt · Lampenreihen lesen und schalten · Zahlen 1–30 aufdecken · Umrechnungs-Training mit neuen Aufgaben

  2. 02

    Stunde 2 · 1–2 Unterrichtsstunden

    Bits und Bytes

    Leitfrage: Was versteht man unter Bits und Bytes – und wie lange dauert ein Download?

    • Daten werden als Binärcode gespeichert
    • Bit als kleinste Einheit, Byte = 8 Bit, 256 Kombinationen
    • Speichereinheiten KB, MB, GB, TB
    • Datenübertragung in Bit pro Sekunde, M1 Mobilfunkverträge vergleichen

    Interaktiv Text in Bytes übersetzen · Speichereinheiten-Treppe · Wie viel passt aufs Handy? · Download-Rechner · Handyverträge vergleichen · Umrechnungs-Training

  3. 03

    Stunde 3 · 2–3 Unterrichtsstunden

    Codierung von Daten

    Leitfrage: Wie können Daten codiert werden?

    • Codes für Menschen und Maschinen: Kyrillisch, Binärcode
    • Brailleschrift und Morsealphabet (M1)
    • Codes für Verbraucher: Erzeugercode auf Eiern, Kfz-Kennzeichen (M2)
    • Codes für Maschinen: Pfandsymbol, Barcode (EAN) und QR-Code (M3)

    Interaktiv „Hallo“ in vier Codes · Braille-Zelle zum Antippen · Morse-Übersetzer mit Ton · Eiercode entschlüsseln · Kennzeichen raten · EAN-Barcode mit Prüfziffer erzeugen · QR-Code-Aufbau erkunden

  4. 04

    Stunde 4 · 1–2 Unterrichtsstunden

    Algorithmen im Alltag

    Leitfrage: Was hat ein Pfannkuchenrezept mit Informatik zu tun?

    • Anweisung, Ablauf und Sequenz am Beispiel Pfannkuchen
    • Algorithmus: eindeutig, ausführbar, endlich
    • M1 Händewaschen als Befehlsfolge
    • M2 Fluchtweg aus dem Klassenzimmer

    Interaktiv Rezept in die richtige Reihenfolge bringen · Fehlerhafte Anweisungen den Bedingungen zuordnen · Händewaschen als Befehlsfolge · Fluchtweg programmieren

  5. 05

    Stunde 5 · 2 Unterrichtsstunden

    Darstellung von Algorithmen

    Leitfrage: Wie stellt man einen Algorithmus so dar, dass ihn jeder – auch ein Computer – ausführen kann?

    • Algorithmen beschreiben und mit ihnen Probleme lösen (EVA)
    • Ablaufplan (Flussdiagramm): Start, Anweisungen im Imperativ, Pfeile, Stopp
    • M1 Geschichten lesen, M2 Genaue Anweisungen
    • M3 Labyrinth: den Traktor programmieren

    Interaktiv Ablaufplan-Baukasten · Geschichte ordnen und als Ablaufplan darstellen · Supermarkt-Anweisungen prüfen · Traktor durchs Labyrinth steuern

  6. 06

    Stunde 6 · 1–2 Unterrichtsstunden (mit Scratch am Rechner)

    Programmierumgebung Scratch

    Leitfrage: Wie genau funktioniert die Programmiersprache Scratch?

    • Scratch als visuelle Programmiersprache: Codeblöcke wie Puzzleteile
    • Programmfenster: Registerkarten, Codebereich, Skriptbereich, Bühne, Figurenliste
    • Die Bühne mit Koordinatensystem (x: −240 bis 240, y: −180 bis 180)
    • Figuren und ihre Attribute, M1 Figuren und Bühnenbilder bearbeiten

    Interaktiv Scratch-Fenster erkunden und finden · Katze auf Koordinaten ziehen · Koordinaten-Challenge · Attribute verändern (Größe, Richtung, Sichtbarkeit, Position)

  7. 07

    Stunde 7 · 2 Unterrichtsstunden (mit Scratch am Rechner)

    Wiederholungen in Scratch

    Leitfrage: Gibt es auch in der Programmierung Wiederholungen – wie bei Liegestützen?

    • Wiederholung = Schleife
    • Zählschleife „wiederhole … mal“
    • Endlosschleife „wiederhole fortlaufend“
    • Wiederholung mit Bedingung „wiederhole bis …“, Ablaufplan Treppensteigen
    • M1 Animation, M2 Nagel einschlagen

    Interaktiv Scratch-Simulator mit veränderbaren Werten · Formen zeichnen mit Schleifen · Endlosschleife stoppen · Wiederholen bis Rand · Schleifenarten zuordnen · Ablaufplan Nagel

  8. 08

    Stunde 8 · 2 Unterrichtsstunden (mit Scratch am Rechner)

    Bedingte Anweisungen in Scratch

    Leitfrage: Wann führt ein Programm eine Anweisung aus – und wann nicht?

    • Anweisung mit Bedingung (Fußgängerampel)
    • Verzweigung mit Alternative (Freizeitpark)
    • Bedingungen in Scratch: „falls … dann“ und „falls … dann … sonst“, Mathe-Profi
    • M1 Bedingte Anweisung im Alltag, M2 Verzweigung im Navi

    Interaktiv Ampel-Programm mit Schalter · Verzweigung testen · Mathe-Quiz-Katze · Sätze zuordnen · Navi umleiten · Schleife oder Bedingung?

  9. 09

    Stunde 9 · 1–2 Unterrichtsstunden (mit Scratch am Rechner)

    Sequenzen in Scratch

    Leitfrage: Aus welchen Zutaten besteht eine Sequenz in Scratch?

    • Codebereich und Skriptbereich, Skript als kleines Programm
    • Codeblock-Kategorien und ihre Farben
    • Sequenz: Startblock aus „Ereignisse“, Blöcke laufen von oben nach unten
    • M1 Sequenz programmieren

    Interaktiv Blöcke den Kategorien zuordnen · Blocktabelle aufdecken · Sequenz aus M1 im Simulator ausführen und verändern · Ablaufplan und Skript vergleichen

  10. 10

    Stunde 10 · 2–4 Unterrichtsstunden (Projektarbeit am Rechner)

    Projekte in Scratch

    Leitfrage: Wie plant und programmiert man ein eigenes Scratch-Projekt?

    • Projektphasen: Idee, Ablaufplan, Programmieren, Testen, Verbessern, Präsentieren
    • Beispielprojekt Fangspiel: Schleife, Bedingung, Bewegung
    • Beispielprojekt Quiz mit Fragen und Verzweigung
    • Projektideen und Checkliste

    Interaktiv Projektphasen ordnen · Fangspiel im Simulator · Quiz-Katze mit zwei Fragen · Projektideen umdrehen · Projekt-Checkliste

  11. 11

    Stunde 11 · 1–2 Unterrichtsstunden

    Wiederholung und Selbsttest

    Leitfrage: Was kann ich, und was sollte ich noch üben?

    • Fachbegriffe des Kapitels als Karteikarten und Paare
    • Trainer: Binärsystem und Bytes, Codierung, Algorithmen, Scratch
    • Großes Quiz und „Ich kann …“-Liste

    Interaktiv Karteikarten · Begriffe-Paare · Umrechnungs-Training · Morse und Codes · Ablaufplan prüfen · Scratch-Schleifen · Quiz (10 zufällige Fragen) · Selbsteinschätzung

Für Lehrkräfte

Hinweise zum Einsatz

Bedienung

Blättern mit den Pfeiltasten, Bild↑/Bild↓ oder einem Presenter. F schaltet den Vollbildmodus. Über die Leiste oben springt man direkt zu jeder Station. Stationen lassen sich direkt verlinken, z. B. 01_Binaersystem.html#merke.

Aufbau jeder Stunde

Start mit Leitfrage → nummerierte Stationen (Einstieg, Erarbeitung, Aufgaben) → Hefteintrag, der Punkt für Punkt aufgedeckt wird → Übungen mit Prüfen-Knopf und Lösung. Zu jeder Stunde gibt es ein Arbeitsblatt (PDF) mit Platz für den Hefteintrag und ein Lösungsblatt.

Material

Für die Scratch-Stunden wird ein Rechner mit Scratch (online oder offline) benötigt; die Präsentation zeigt die Blöcke nachgebaut.

Scratch-Simulator

Die Skripte in den Präsentationen laufen in einem vereinfachten Scratch-Nachbau: Werte sind veränderbar, die grüne Fahne startet, das Stoppschild stoppt. Für eigene Programme wird das echte Scratch genutzt.

Vereinfachungen

Speichergrößen werden mit 1 KB = 1000 Byte gerechnet.

Technik

Jede Datei ist eigenständig und funktioniert offline, auch vom USB-Stick. Die Schriften liegen im Ordner fonts neben den Reihen. Hell- und Dunkelmodus folgen der Systemeinstellung.