FH Graubünden PH Graubünden

Türme bauen

Algorithmisches Denken in der Primarschule

Zusammenfassung

In dieser Unterrichtseinheit geht es darum, die exakte Sprache als Werkzeug zu erkunden. Die Teilnehmenden sollen sich ihrer intuitiven Ausdrucksweise bewusst werden und deren Schwachstellen erkunden. Ebenso setzen sie sich mit der menschlichen Fähigkeit der Interpretation von Aussagen auseinander und stellen diese in Kontrast mit der Sprache der exakten Wissenschaften wie der Mathematik, Naturwissenschaften und Technik.

Beispielsequenz

Natürliche Sprache bietet Gelegenheit zur Interpretation. Wir haben dabei einen «siebten Sinn», der uns hilft, Informationslücken über indirekt kommunizierte Sachverhalte zu füllen. Diese indirekt kommunizierten Sachverhalte sind zum Beispiel sichtbare Emotionen, Gestik oder Mimik, welche von unserem Gehirn automatisch zur verbalen Kommunikation dazu interpretiert werden. Wie sieht es aus, wenn Information nicht interpretiert werden kann, da kein «siebter Sinn» für versteckte Information verfügbar ist, wie beispielsweise bei der Kommunikation mit Maschinen? In dieser Einheit machen wir uns bewusst, dass natürliche Sprache oftmals Spielraum für Unklarheiten lässt. Wir schreiben eine möglichst exakte Anleitung, wie ein gegebenes Bauwerk zu konstruieren ist und sehen, wie unsere Anleitung von anderen Menschen (möglicherweise falsch) verstanden wird. Ein Beispiel ist in Abbildung 1 dargestellt.

.bricks.jpg.
Abbildung 1. Beispiel eines Bauwerks

Aufgabe 1

Sie sehen ein Bauwerk aus Klötzchen. Erstellen Sie von diesem ein Foto.

Schreiben Sie eine Anleitung, die eine andere Person nutzen können soll, um aus dem gleichen Fundus von Ausgangsmaterial das Bauwerk, so identisch wie möglich, nachzubauen. Das Bauwerk soll ebenfalls identisch ausgerichtet sein. Diese Anleitung soll explizit ausschliesslich aus Text bestehen.

Führen Sie diese Arbeit einzeln und ohne Kommunikation durch. Zum Erstellen der Bauanleitung haben Sie 10 Minuten Zeit.

Zerstören Sie das Bauwerk anschliessend.

Aufgabe 2

Bauen Sie aus dem vorhandenen Material anhand der Bauanleitung auf der vorherigen Seite ein Gebäude. Halten Sie sich genau an die Anleitung, unabhängig davon, ob diese Sinn zu ergeben scheint oder nicht. Machen Sie Notizen zu Formulierungen in der Bauanleitung, bei denen Sie unsicher sind, die sinnlos oder irreführend zu sein scheinen, die nicht möglich sind etc., aber arbeiten Sie trotzdem nicht an der Anleitung vorbei, sondern bleiben Sie strikt bei den Anweisungen.

Führen Sie diese Arbeit einzeln und ohne Kommunikation durch. Zum Bauen des Gebäudes haben Sie 5 Minuten Zeit.

Aufgabe 3

Vergleichen Sie das nachgebaute Gebäude mit dem Foto und finden Sie Differenzen. Zählen und notieren Sie diese Differenzen und identifizieren Sie die Positionen in der Anleitung, die zu ihnen geführt haben. Können Sie unterschiedliche Fehlerquellen ausmachen?

Information zur Durchführung

Die Teilnehmenden bearbeiten die Aufgaben vorwiegend in Einzelarbeit. Zum Autausch werden allerdings Zweiergruppen gebildet, die in separaten Räumen dieselben Aufgaben lösen und anschliessend über ihre Erfahrungen miteinander austauschen.

In einem letzten Schritt geht es nun darum, die erlangten Erkenntnisse in einen grösseren Kontext zu bringen. Was macht eine gute Anleitung aus? Worauf sollten wir achten, wenn wir uns eindeutig ausdrücken wollen und wie können wir präzise Sprache im schulischen Kontext lehren?

Didaktischer Kommentar

Es findet während der Lektion ein zweifacher Übersetzungsprozess statt: Einmal vom Bild zur Beschreibung, einmal von der Beschreibung zum Bild. Im Idealfall ist der Vorgang bijektiv, also eindeutig umkehrbar, was sich in einem fehlerfrei rekonstruierten Turm äussern müsste. Wenn die nachgebauten Türme dem Ursprungswerk nicht entsprechen, haben sich beim zweifachen Übersetzungsprozess Fehler eingeschlichen. Das Problem muss also in der ungenauen Beschreibung des Turmes liegen.

Die Teilnehmenden werden zu der Erkenntnis gelangen, dass es schwierig ist, in Prosa eine eindeutige und unmissverständliche Anleitungen zu schreiben. In einer Programmiersprache verfasste Programme setzten sich hingegen aus eindeutigen Handlungsanweisungen zusammen. Ein Computer ist nämlich nicht fähig, Informationslücken über indirekt kommunizierte Sachverhalte zu füllen. Er kann nur exakt ausführen, was er in einem Programm mitgeteilt bekommt.

Die Fähigkeiten, eindeutige Beschreibungen korrekt interpretieren und verfassen zu können, sind von immenser Wichtigkeit. In der Schule müssen Aufgaben in Klassenarbeiten von Lehrkräften eindeutig gestellt und von Schülerinnen und Schülern auch entsprechend interpretiert werden können. In der Industrie müssen Anforderungen an ein Produkt von Kunden eindeutig beschrieben werden können, da ansonsten die Auftragnehmerinnen und -nehmer kein zielführendes Produkt entwickeln können. Dies ist ein häufiges Problem in der Wirtschaft, das zu nicht eingehaltenen Lieferfristen führt. In der Informatik müssen Programmiererinnen und Programmierer eine klare Vorstellung von den durchzuführenden Tätigkeiten haben, damit ein sinnvolles Programm entsteht. Programmieren heisst, Texte zu schreiben, bestehend aus Wörtern einer exakten Sprache. Programmiersprachen sind exakte Sprachen und bieten uns die Möglichkeit, unmissverständliche Aussagen zu machen, die, frei von jeder Interpretationsmöglichkeit, selbst von Maschinen ausgeführt werden können. Beim Programmieren lernen wir, uns präzise auszudrücken und für gegebene Aufgabenstellungen kreative Lösungen zu erfinden.

Der Baustein enthält die folgenden Aspekte des algorithmischen Denkens.

Quellenangaben und weiterführende Literatur

Die präzise Sprache ist Bestandteil vieler Bildungsmaterialien sowohl in der Informatik wie auch ausserhalb der Informatik. Einige Beispiele für verwandte Materialien sind folgende:

  1. Der Butterbrot-Algorithmus: http://code-it.co.uk/unplugged/jamsandwich; zuletzt abgerufen am 02.10.2021.
  2. Eats, Shoots & Leaves: https://www.lynnetruss.com/books/eats-shoots-leaves/; zuletzt abgerufen am 02.10.2021.

Zurück PDF Übungen als PDF