\documentclass{schuleue}
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% Dieses Dokument ist in der Zusammenarbeit von Informatikreferendaren und
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\svnid{$Id: hinweis_unterrichtsreihe_meiern.tex 626 2014-05-22 21:36:50Z pieper $}

\dokName{Unterrichtsreihe Meiern}
\jahrgang{EF}

\subject{Unterrichtsreihe: Erweiterung eines objektorientierten Modells zum vollständig lauffähigen Programm}
\title{Kontrollstruktur Verzweigung am Beispiel einer Spiel-KI für das Würfelspiel Meiern}
\date{}

\begin{document}
	\maketitle
	\tableofcontents
	\newpage
	
	\section{Thema der Unterrichtsreihe}
		\begin{tabularx}{\textwidth}{lX}
			Thema: & Erweiterung eines objektorientierten Modells zum vollständig lauffähigen Programm - Kontrollstruktur 
					 Verzweigung am Beispiel einer Spiel-KI für das Würfelspiel "`Meiern"' \\
			Kurs: & Informatik, Stufe 11 \\
			geplante Stundenzahl: & 17 Stunden \\
		\end{tabularx}
	
	\section{Kompetenzschwerpunkte}
		\begin{itemize}
			\item Kontrollstruktur Verzweigung/Bedingte Anweisung zur Beschreibung in Algorithmen kennen und anwenden können
			\item Abblauffähige Algorithmen zu einer gegebenen, nicht zu komplexen, Problemstellung formulieren und 
					implementieren können
			\item (Weicher KI-Begriff (Geschichte und aktuelle Anwendung))
			\item (Umgang mit Klassenbibliotheken wie SuM)
			\item Konzept der Vererbung
		\end{itemize}
		\textbf{In Bezug auf Standards:}
		\begin{itemize}
			\item Inhaltsbereich: Information \& Daten, Algorithmen
			\item Prozessbereich: Modellieren \& Implementieren, Kommunizieren \& Kooperieren
		\end{itemize}
	\newpage

	\section{Zielklarheit}
		\subsection{Wissensebene}
			\begin{itemize}
				\item Struktogramme als Beschreibungstechnik für Algorithmen kennen
				\item Kontrollstruktur Verzweigung / bedingte Anweisung kennen
				\item ist-Beziehung kennen
			\end{itemize}
			
		\subsection{Methodenkompetenz}
			\begin{itemize}
				\item Lesen und Verstehen von Struktogrammen und Umsetzung in Programmiersprache Java
				\item Entwurf und Programmierung von Algorithmen zu einer Problemstellung über die Schritte 
						Ablaufbeschreibung/Heuristik \textrightarrow Struktogramm \textrightarrow Methoden-Quellcode
			\end{itemize}
			
		\subsection{Kommunikation}
			\begin{itemize}
				\item Gruppenarbeit: Diskussion beim Entwurf von möglichst guten Spiel-KIs
				\item Schülerpräsentation: Erläuterungen zu den Spiel-KIs; Argumentieren über Entwurfentscheidungen
				\item (Referat(e): (Geschichte des) KI-Begriffs)
				\item "`Dokumentationen schreiben"': Erläuterungen zu den Arbeitsergebnissen "`Spiel-KI"'
			\end{itemize}
			
		\subsection{Sozialkompetenz}
			\begin{itemize}
				\item teamorientiertes Arbeiten: Ansporn zu guten Leistungen durch Wettbewerb zwischen den Teams
				\item teamorientiertes Präsentieren: Jeder im Team muss die Arbeitsergebnisse zu einem Teil vortragen
			\end{itemize}
	\newpage
	
	\section{Materialien}
		AB - Arbeitsblatt, IB - Informationsblatt, HA - Hausaufgabenblatt (liegen nicht vor) \\
		\begin{enumerate}			
			\item Einheit:
				\begin{itemize}
					\item AB 2: Identifikation der Spieleraktionen / Echte Interaktion durch neue Methoden
					\item IB 1: Algorithmus, Struktogramme
					\item HA I: Stuktogramm \textrightarrow Programmcode; Üben von mathematischen Operatoren in Java 
				\end{itemize}
				
			\item Einheit:
				\begin{itemize}
					\item AB 3: Wertung von Würfelergebnissen durch Computerspieler - Wie geht's?
					\item Leitfaden Präsentationen
					\item Material für Vorträge
					\item HA II: Üben Struktogramm/Programmieren - mathematische Operatoren und "`SuM-Grafik"'
				\end{itemize}
				
			\item Einheit:
				\begin{itemize}
					\item AB 4: Computerspieler - Welche Entscheidungsmöglichkeiten hat ein Spieler?
					\item IB 3: Verzweigung / Bedingte Anweisung (Struktogramm, Railroad der Syntax, Beispielcode)
					\item AB 5: Umsetzung der Spielstrategie als Programmquelltext
					\item HA III: Programmieraufgabe korrekte Würfelergebnisse (in Klasse Wuerfelbecher)
					\item HA IV: Struktogramm zu Programmtext entwerfen, Bsp. optional weiter programmieren
					\item LZK: Struktogramm, Verzweigung, etwas Programmierung
				\end{itemize}
			
			\item Einheit:
				\begin{itemize}
					\item AB 6: Entwurf einer möglichst guten Spiel-KI
					\item IB III: Ist-Beziehung / Vererbung (liegt nicht vor)
					\item HA V: Programmieraufgabe zu Verzweigung/Bedingte Anweisung
					\item HA VI: Aufgabe zu Vererbung
				\end{itemize}
		\end{enumerate}
	\newpage
		
	\section{Transparenz}
		\begin{itemize}
			\item Mensch vs. Maschine, bzw. Maschine vs. Maschine (beim Zufallsspiel?)
			\item Es werden Grundlagen zur Programmierung beliebiger Anwendungen gelegt
		\end{itemize}
		
	\section{Motivation}
		\begin{itemize}
			\item Wettbewerb: "`Welche Spiel-KI schlägt sich am besten?"'
			\item Reihe ist wesentlicher Schritt zu einem echten Computerspiel "`Meiern"'
		\end{itemize}
	
	\section{Lehrerlenkung und Öffnung}
		\textbf{Lenkung:}
		\begin{itemize}
			\item Erste Umsetzung bei Implementierung von Kontrollstrukturen
			\item "`Syntax"' von Struktogrammen
			\item Eventuell Entwurf "`dumme KI"'
		\end{itemize}
		\textbf{Öffnung:}
		\begin{itemize}
			\item Entwurf "`beste KI"'
			\item (Übungsaufgaben)
			\item Präsentation von Arbeitsergebnissen
		\end{itemize}
		
	\section{Innere Differenzierung}
		\begin{itemize}
			\item Hausaufgaben zur Auswahl anbieten (zwingend: Hausaufgabenblätter)
			\item Entwurf einer "`besten KI"' ist beliebig komplex - Testprogramm bereitstellen; unterschiedliche Versionen gegeneinander antreten lassen
			\item eventuell bei Team-Präsentationen Präsentationsteile im Team wählen lassen
		\end{itemize}
	\newpage
	
	\section{Geplanter Verlauf der Reihe}
		\begin{enumerate}
			\item Einheit: \\
				\begin{tabularx}{\textwidth}{lX}
					\hline
						Inhalt: & \textcolor{blue}{(i)}Bestandsaufnahme (auf Folie): \textit{Was wird für ein lauffähiges
									Spiel noch benötigt?} - Einschränkung auf Computerspieler/Konsolenausgabe;
									\textcolor{blue}{(ii)}Entwurf einer Spieldynamik / echten Spielerinteraktion (Struktogramm
									neue Methoden, Seq.-Diagramm) (\textcolor{red}{AB I}); 
									Begriffe Algorithmus und Struktogramm (\textcolor{red}{IB I}); \\
					   	Methoden: & UG\textcolor{blue}{$^{(i)}$}, TPS (2x AB I-Folie)\textcolor{blue}{$^{(ii)}$} \\
					   	HA: & \textcolor{red}{IB I} lesen, Programmieraufgabe Operatoren (\textcolor{red}{HA I}) \\
					   	Dauer: & 3 Stunden \\
				\end{tabularx}
				
			\item Einheit: \\
				\begin{tabularx}{\textwidth}{lX}
					\hline
						Inhalt: & Während Klausur: 
									\textcolor{blue}{(i)}Strategie zum Werten von Würfelergebnisse durch Computer 
									(\textcolor{red}{AB II});
									Exkurs KI-Begriff: \textcolor{blue}{(ii)}Recherche / Vortragsgestaltung
									in Kleingruppen zu ausgewählten Themen; \textcolor{blue}{(iii)}Vorträge zu den Themen
									halten (\textrightarrow \textcolor{red}{Leitfaden Präsentationen}) \\
					   	Methoden: & EA/PA\textcolor{blue}{$^{(i)}$}, GA\textcolor{blue}{$^{(ii)}$},
					   				S-Präs\textcolor{blue}{$^{(iii)}$},
					   	 			UG\textcolor{blue}{$^{(iii)}$}\\
					   	HA: & Vorträge fertigstellen, Üben Struktogramm/Programmieren math. Op. an SuM-Grafik
					   				(\textcolor{red}{HA II})\\
					   	Dauer: & 3 Stunden\\
				\end{tabularx}
				
			\item Einheit: \\
				\begin{tabularx}{\textwidth}{lX}
					\hline
						Inhalt: & \textcolor{blue}{(i)}Analyse der Handlungsoptionen eines Meiern-Spielers und seiner 
									Spielstrategie ("`wenn..., dann..."' - \textcolor{red}{AB III});
									\textcolor{blue}{(ii)}Entwurf eines Struktogramms (\textcolor{red}{IB II} lesen)
									zu dieser Spielstrategie (\textrightarrow Hilfekarten);
									\textcolor{blue}{(iii)}Umsetzung einer der Spielstrategien aus Struktogramm per Hand, 
									Einfügen von println-Anweisungen, Verwendung von Wertigkeiten (\textcolor{red}{AB IV});
									\textcolor{blue}{(iv)}Erweitertes Objektspiel: Test des Ablaufs;
									\textcolor{blue}{(v)}Implementierung \\
					   	Methoden: & GA mit EA-Phasen\textcolor{blue}{$^{(i)}$}, TPS\textcolor{blue}{$^{(ii)}$}, 
					   				PA\textcolor{blue}{$^{(iii)}$}, S-Präs/gUG\textcolor{blue}{$^{(iii)}$},
					   				Objektspiel\textcolor{blue}{$^{(iv)}$}, EA/PA\textcolor{blue}{$^{(v)}$} \\
					   	HA: & Programmieraufgabe korrektes Würfelergebnis (\textcolor{red}{HA III});
					   			Üben Struktogramm aus Programmtext; eventuell weiter programmieren (\textcolor{red}{HA IV}) \\
					   	Dauer: & 6 Stunden \\
				\end{tabularx}
			
				\textbf{Lernzielkontrolle 2: Struktogramm, Verzweigung, Programmierung}
			
			\item Einheit: \\
				\begin{tabularx}{\textwidth}{lX}
					\hline
						Inhalt: & \textcolor{blue}{(i)}Entwurf einer \textit{möglichst guten Spiel-KI} (Üben Struktogramm, 
									Verzweigung / Bedingte Anweisung \textcolor{red}{AB V});
									\textcolor{blue}{(ii)}Implementierung der Spiel-KI;
									\textcolor{blue}{(iii)}Wettbewerb: \textit{Welche ist die beste Spiel-KI?} (7 Gruppen,
									dabei: Einführung Vererbungskonzept: Viele "`spezielle"' Spieler - \textcolor{red}{IB III})
									anhand einer Testumgebung;
									\textcolor{blue}{(iv)}Abschluss / Auswertung \\
					   	Methoden: & GA\textcolor{blue}{$^{(i)}$}, S-Präs\textcolor{blue}{$^{(i)}$}, 
					   				PA/GA\textcolor{blue}{$^{(ii)}$}, GA\textcolor{blue}{$^{(iii)}$},
					   				UG\textcolor{blue}{$^{(iv)}$} \\
					   	HA: & Programmieraufgabe zu Verzweigungen (\textcolor{red}{HA V}), Aufgabe zu Vererbung
					   	 		(\textcolor{red}{HA VI}) \\
					   	Dauer: & 5 Stunden \\
				\end{tabularx}
			
			
		\end{enumerate}	
\end{document}