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Hintergrund

Kodierungsgrundlagen

Die Einheit Coding Fundamentals wird Sie und Ihre Schüler mit den grundlegenden Konzepten der Computerprogrammierung vertraut machen. Die Schüler lernen Terminologie im Zusammenhang mit Roboterverhalten, Zersetzung, Sequenzierung und Fehlerbehebung (Debugging). Die Schüler verwenden diese Sprache, wenn sie geführte Erkundungen durchführen, die Grundlagen des Codierens untersuchen und Probleme mit dem 123-Roboter im Klassenzimmer lösen.

Eine Gruppe von Studenten versammelte sich mit 123 Robotern an einem Tisch, um ihre Funktionen zu testen und mit ihnen zu experimentieren.

Was ist Zersetzung

Bei der Zersetzung wird ein komplexes Problem in Verhaltensweisen zerlegt, die leichter zu handhaben und leichter zu verstehen sind. Die Zerlegung des Problems in kleinere Teile bedeutet, dass jedes Teil genauer untersucht und einfacher gelöst werden kann. Wenn ein Schüler beispielsweise möchte, dass sich sein Roboter in einem Quadrat bewegt, müsste er es in kleinere Befehle aufteilen. Für die Schüler ist es wichtig, den Aufschlüsselungsprozess zu verfeinern, da sie die Befehle zunächst möglicherweise nicht in kleinere Komponenten aufteilen.

Bewege dich in einer quadratischen Aufschlüsselung 1 Bewege dich in einer quadratischen Aufschlüsselung 2 Bewege dich in einer quadratischen Aufschlüsselung 3
  1. Bewegen Sie sich vorwärts und biegen Sie viermal rechts ab
  1. Vorwärts bewegen und rechts abbiegen
  2. Vorwärts bewegen und rechts abbiegen
  3. Vorwärts bewegen und rechts abbiegen
  4. Vorwärts bewegen und rechts abbiegen
  1. Bewegen Sie sich 1 Schritt oder eine Länge des 123 Roboters vorwärts.
  2. Rechts abbiegen 90˚
  3. Bewegen Sie sich 1 Schritt oder eine Länge des 123 Roboters vorwärts.
  4. Rechts abbiegen 90˚
  5. Bewegen Sie sich 1 Schritt oder eine Länge des 123 Roboters vorwärts.
  6. Rechts abbiegen 90˚
  7. Bewegen Sie sich 1 Schritt oder eine Länge des 123 Roboters vorwärts.
  8. Rechts abbiegen 90˚

Wie wird die Sequenzierung in dieser Einheit verwendet?

Die Reihenfolge ist die Reihenfolge, in der Coder-Karten in einem Projekt ausgeführt werden. Die Coder-Karten werden beginnend mit der oben in den Coder eingeführten Karte ausgeführt und bewegen sich dann einzeln nach unten. In Labor 3 werden die Schüler Codierkarten sequenzieren, um ein Projekt zu erstellen, bei dem sich der 123-Roboter von einem Ort zum anderen bewegt, wie durch die Kartenherausforderungsaufforderungen bestimmt. Wenn die Schüler ihre Karten nicht in der richtigen Reihenfolge haben, kann der 123-Roboter das Ziel auf der Eingabeaufforderung nicht erreichen.

In der Animation unten können Sie sehen, wie das Projekt mit der Karte "When start 123" oben auf dem Coder beginnt. Dann wird jede Coder-Karte in der Reihenfolge von oben nach unten ausgeführt. Die grüne Hervorhebungsfunktion auf der linken Seite des Coders zeigt an, welche einzelne Coderkarte gerade läuft. Dies kann den Schülern sofortiges Feedback geben, um das Verhalten des 123 Roboters mit bestimmten Coder-Karten zu verbinden.

Videodatei

Um einem Roboter genau und präzise zu sagen, wie er sich bewegen soll, sind sowohl Zersetzung als auch Sequenzierung erforderlich. Zunächst wird das Problem, z. B. wie man sich an einen bestimmten Ort auf der Karte bewegt, in kleinere Schritte und Verhaltensweisen zerlegt. Sobald diese Verhaltensweisen identifiziert sind, müssen sie in der richtigen Reihenfolge organisiert werden. Dies ist wichtig, da sich der 123-Roboter nur wie in einem Coder-Kartenprojekt angegeben bewegt.

Schritte zur Planung und Sequenzierung von Coderkarten in einem Projekt

Die Projektplanung erfordert, dass die Schüler das Ziel für ihr Projekt identifizieren und dann die Schritte, die erforderlich sind, um dieses Ziel zu erreichen, in einzelne Schritte unterteilen, die vom 123-Roboter ausgeführt werden können. Sobald sie die Schritte in Coder-Kartenverhalten unterteilt haben, werden sie die Karten sequenzieren, um ihr Projekt zu erstellen, und sie in den Coder einfügen. Dann können sie das Projekt auf dem 123-Feld testen, um sicherzustellen, dass es das Ziel erreicht.

  • Identifizieren Sie zunächst das Ziel - was muss getan werden? Fahren Sie zum Beispiel vom Park zum Haus auf der Karte.
Bild der Schatzkarte Lab 3 mit den Start- und Stopporten, die mit roten Kästchen gekennzeichnet und aufgerufen werden. Der Startort ist der Park, im mittleren Quadrat der oberen linken Kachel; und der Stopport ist die Schule, im mittleren unteren Quadrat der oberen rechten Kachel. Weitere Standorte befinden sich ebenfalls auf dem Feld.
  • Unterbrechen Sie dann die Schritte, die zum Erreichen des Ziels erforderlich sind, und identifizieren Sie die Coder-Karten, die zum Erreichen dieser Schritte erforderlich sind. Hier müssen Sie zunächst drei Schritte vorwärts fahren. Biegen Sie dann rechts ab. Und schließlich fahren Sie noch einen Schritt weiter, um das Haus zu erreichen. Dies kann mit drei "Drive 1", einer "Turn right" und einer "Drive 1" -Karte erreicht werden. 
    • Hinweis: Es gibt mehr als eine Möglichkeit, das Ziel, das Ziel zu erreichen, zu erreichen. Zum Beispiel können die Schüler eine „Drive 1“ -Karte und eine „Drive 2“ -Karte anstelle von drei „Drive 1“ verwenden oder einen anderen Weg zum Haus wählen. Wichtig ist, dass sie die Schritte für ihre Lösung aufschlüsseln und diese Schritte an das Verhalten der Coder-Karte anpassen. 

bild der Schritte für die Projektplanung, identifizieren Sie zuerst den Start und das Ende auf der Karte, dann identifizieren Sie, was der 123 Roboter tun muss: 3 Felder vorwärts bewegen, rechts abbiegen, dann 1 weiteres Feld vorwärts bewegen.  identifizieren Sie dann die dafür erforderlichen Codierkarten: "Antrieb 1",  "Antrieb 1",  "Antrieb 1", Rechts "abbiegen",  "Antrieb 1",

  • Als nächstes planen Sie die Reihenfolge des Projekts, indem Sie die Coder-Karten auf den Tisch legen. Sobald Sie mit dem Projektplan zufrieden sind, legen Sie die Coder-Karten von oben nach unten in den Coder ein.
Bild einer Hand, die die letzte Coderkarte in ein Coderprojekt einführt. Das Projekt liest nun When start 123, drive 1, drive 1, drive 1, turn right, then drive 1 is being added.
  • Wählen Sie "Start", um das Projekt zu testen und zu sehen, ob der 123-Roboter das im ersten Schritt identifizierte Ziel erreicht.
bild eines Projektes im Coder mit der in einem roten Kästchen aufgerufenen Starttaste.

Wenn Sie Ihr Projekt ändern möchten, entfernen Sie einfach die Coder-Karten aus dem Coder, ordnen Sie die Karten neu an und legen Sie sie wieder in den Coder ein, um Ihr Projekt zu aktualisieren. 

Strategien für den Unterricht mit dem Coder in dieser Einheit

Der Coder bietet Schülern und Lehrern die Möglichkeit, sich während der gesamten Aktivitäten eines Labors einfach und greifbar mit Code auseinanderzusetzen und ihn auszutauschen.

Unterstützung von Vorlesern oder frühen Lesern — Programmierkarten sind so konzipiert, dass sie Vorleser oder frühe Leser unterstützen, indem sie Symbole verwenden, um die Wörter der Karte selbst darzustellen, so dass die Schüler die Bilder im Wesentlichen lesen können, wenn sie die Wörter noch nicht lesen können. Ermutigen Sie die Schüler, diese Symbolbilder zu verwenden, um ihnen bei der Erstellung ihrer Projekte zu helfen. Verstärken Sie dies, indem Sie sich auf die Bilder auf den Coder-Karten beziehen, wenn Sie sie mit Schülern benennen, wie z. B. „Die Beim Starten 123 Coder-Karte, die mit dem grünen Pfeil, geht immer zuerst.“ 

bild der folgenden Codierkarten mit den aufgerufenen Symbolen: Beim Start, Laufwerk 1, Rechts abbiegen
Ermutigen Sie die Schüler, diese Symbolbilder zu verwenden, um ihnen bei der Erstellung ihrer Projekte zu helfen

Code einfach prüfen und freigeben — Sobald die Coder-Karten in den Coder geladen sind, können die Schüler ihren Coder hochhalten, um ihren Code anzuzeigen, so wie sie ein Whiteboard mit einer mathematischen Lösung darauf hochhalten würden. Verwenden Sie diese Strategie während des Gruppenunterrichts , um die Genauigkeit der Schüler zu überprüfen, bevor sie mit ihren Projekten beginnen. Sie können schnell und einfach sehen, ob die richtigen Codiererkarten verwendet werden, ob sie in der richtigen Reihenfolge eingelegt sind, und sicherstellen, dass sie nicht auf dem Kopf oder rückwärts stehen. Wenn Sie sich mit Gruppen einchecken, um unabhängige Aktivitäten zu ermöglichen, schauen Sie sich die Coder und Coder-Karten an, um den Fortschritt zu überprüfen. 

Weitere Informationen zur Verwendung des Coders als Lehrmittel finden Sie in diesem Artikel in DER MINT-Bibliothek.

Welche Codierkarten benötigen Sie?

Codierkarten repräsentieren 123 Roboterbefehle, die in den Codierer eingefügt und zum Codieren des 123 Roboters verwendet werden. Nachfolgend finden Sie eine Liste der wichtigsten Coderkarten, die während dieser Einheit verwendet werden. Weitere Informationen zum Organisieren und Verteilen von Coder-Karten an Ihre Schüler finden Sie im Abschnitt Umgebungseinrichtung der Zusammenfassung in jedem Labor.

Karte Verhalten Beispiel
Beim Start Karte Startet das Projekt, wenn die Schaltfläche "Start" am Coder gedrückt wird.   
antrieb 123 Der Roboter fährt 1 Roboterlänge oder 1 Quadrat auf dem 123-Feld vorwärts. Eine Ansicht von oben nach unten des 123 Roboters auf einer Kachel mit einem roten Pfeil von vorne, der anzeigt, dass sich der Roboter mit einer Drive 1 Coder-Karte 1 Schritt vorwärts bewegt.
laufwerk 2 123 Der Roboter fährt 2 Roboterlängen oder 2 Quadrate auf dem 123-Feld vorwärts. Eine Draufsicht des 123 Roboters auf einer Kachel mit einem roten Pfeil von vorne, der anzeigt, dass sich der Roboter mit einer Drive 2 Coder-Karte 2 Schritte vorwärts bewegt.
laufwerk 4 123 Robot fährt 4 Roboterlängen oder 4 Quadrate auf dem 123 Field vorwärts. Eine Draufsicht auf den 123-Roboter auf einer Kachel mit einem roten Pfeil von vorne, der anzeigt, dass sich der Roboter mit einer Drive 4 Coder-Karte 4 Schritte vorwärts bewegt.
links abbiegen 123 Der Roboter dreht sich um 90 Grad nach links. Eine Ansicht von oben nach unten des 123 Roboters auf einer Kachel mit einem roten Pfeil, der sich um die Vorderseite des Roboters 90 Grad nach links erstreckt und angibt, wie sich der Roboter mit der linken Codierkarte bewegen wird.
rechts abbiegen 123 Der Roboter dreht sich um 90 Grad nach rechts. Eine Ansicht von oben nach unten des 123 Roboters auf einer Kachel mit einem roten Pfeil, der sich um die Vorderseite des Roboters 90 Grad nach rechts erstreckt und angibt, wie sich der Roboter mit der Codierkarte nach rechts bewegen wird.
umdrehen 123 Der Roboter dreht sich aus seiner Ausgangsposition um 180 Grad nach rechts. Eine Ansicht von oben nach unten des 123 Roboters auf einer Kachel mit einem roten Pfeil, der sich um die Vorderseite des Roboters 180 Grad nach rechts erstreckt und angibt, wie sich der Roboter mit der Turn Around Coder-Karte bewegen wird.

Zusätzliche Coder-Karten aus den Kategorien Sound, Action und Looks werden auch verwendet, um mit dem Verhalten von Coder-Karten in Labor 1 und für die Debugging-Projekte in Labor 4 zu experimentieren. Beispiele für diese Karten sind "Act Crazy" aus der Kategorie Action, "Play honk" aus der Kategorie Sound und "Glow purple" aus der Kategorie Looks. Eine vollständige Liste der Coder-Karten und ihrer Verhaltensweisen finden Sie im VEX Coder Card Reference Guide STEM Library-Artikel.

Fehlerbehebung mit dem Coder

Die Codierung mit den Coder- und Coder-Karten erfordert zwangsläufig einige Fehlerbehebungen und Debugging. Dies ist zwar ein wertvoller Teil des Lernprozesses, aber hier sind einige Lösungen für die häufigsten Probleme, auf die Sie in dieser Einheit stoßen können:

  • Die Codiererkarten fallen beim Bewegen des Codierers heraus — Wenn Schüler ihre Codierer mit Codiererkarten in sich hochhalten, erinnern Sie sie daran, sie aufrecht zu halten und nicht zur Seite zu kippen. Wenn sie nach rechts (oder auf die offene Seite des Codierers) gekippt werden, können die Codiererkarten herausfallen. Da Links und Rechts für junge Schüler nicht immer zuverlässig sind, ermutigen Sie sie, den Coder in keine Richtung zu neigen.
  • Eine Coder-Karte ist falsch ausgerichtet — Erinnern Sie die Schüler daran, sicherzustellen, dass ihre Coder-Karten in der richtigen Ausrichtung eingelegt sind - mit den Worten und Bildern, die ihnen zugewandt sind, und den Bildern auf der rechten (oder offenen Seite) des Coders. Wenn die Karten auf dem Kopf stehen oder nach hinten zeigen, lassen Sie die Schüler sie herausziehen und in die richtige Richtung wieder einführen.
Codierkarten links richtig eingelegt. Das Projekt liest Wenn Start 123, Laufwerk 1, Laufwerk 1, Laufwerk 1, rechts abbiegen und Laufwerk 1. Rechts wird die Karte Rechts "abbiegen" Coder verkehrt herum eingelegt
Codierkarten links korrekt eingelegt. Rechts wird die Coderkarte „Turn right“ kopfüber eingelegt
  • Ein Coder-Kartensteckplatz leuchtet während des Betriebs rot — Wenn neben einer Coder-Karte eine rote Kontrollleuchte erscheint, kann die Coder-Karte möglicherweise nicht vollständig in den Steckplatz eingeführt werden. Erinnern Sie die Schüler daran, die Coder-Karten ganz hineinzuschieben oder sie herauszunehmen und wieder einzusetzen, wenn dies der Fall ist. Sehen Sie sich die Animation unten an, um ein Beispiel dafür zu sehen.
Videodatei

 

Weitere Informationen zum Coder finden Sie im Artikel Using the vex 123 Coder STEM Library.