formale sprachen und automaten fachdidaktik informatik ss09 von benjamin seiler
Post on 05-Apr-2015
112 Views
Preview:
TRANSCRIPT
FORMALE SPRACHEN UND AUTOMATENFachdidaktik Informatik SS09
von Benjamin Seiler
Inhalt
1. Einordnung in den Lehrplan2. Didaktische Überlegungen3. Methodische Überlegungen4. Unterrichtsaufbau5. Methodische Beschreibung der Phasen6. Zielsetzung7. Diskussion
1. EINORDNUNG IN DEN LEHRPLANFachdidaktik Informatik SS09
von Benjamin Seiler
Einordnung in den Lehrplan
Mit der Entwicklung von Informatiksystemen gewinnt die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine, sowie Maschine und Maschine immer mehr an Bedeutung.
Die dabei benutzte Sprache soll im Informatikunterricht konstruiert, verarbeitet und reflektiert werden.
Es ist dabei kein reiner „Theoriekurs“ anzustreben, es soll vielmehr eine Verzahnung mit praktischen Problemstellungen herausgearbeitet werden.
Entwicklung eines Getränkeautomaten Reales, leicht zu verstehendes Bsp. ist In der Klasse auch ohne Computer umgesetzt werden kann.
(Zustandsübergangsdiagramm) Eine Praktische Umsetzung durch. Z.B. JFLAP sollte in der folgen
Stunde stattfinden.
2. DIDAKTISCHE ÜBERLEGUNGENFachdidaktik Informatik SS09
von Benjamin Seiler
Didaktische Überlegungen Automaten spielen im Alltag der Schüler eine
wichtige Rolle, z.B. Fahrkartenautomat, Geldautomat, Getränkeautomat.
In der Informatik z.B. als Parser
Wie im Lehrplan gefordert wird den Schülern ein Weg von der Syntax und Semantik der natürlichen und künstlichen Sprachen über die Endlichen Automaten, Kellerautomaten hin zu den Turingmaschinen und damit zu den Grenzen der Berechenbarkeit gezeigt.
Didaktische Überlegungen Bei den EA kann dies durch die Verwendung von
Zustandsgraphen und Übergangstabellen erfolgen.
Um den Schülern die Möglichkeit zu geben das Konzept des Automaten und den Überblick zu behalten ist eine didaktische Reduktion notwendig.
Die Simulierung und Überprüfung des modellierten Automaten sollte eingesetzt werden um zu prüfen ob der Automat auf entsprechende Eingaben wie erwartet reagiert und welche Ausgabe er erzeugt.
3. METHODISCHE ÜBERLEGUNGENFachdidaktik Informatik SS09
von Benjamin Seiler
Methodische Überlegungen
Die Methoden müssen auf die Lerngruppe und Rahmenbedingungen abgestimmt sein.
Gleichzeitig werden Aufgaben und Ziele des Lehrplans aufgegriffen und verfolgt.
Die Schüler sollen selbstständig arbeiten und sich aktiv mit dem Thema auseinandersetzen. (Gruppenarbeitsphase)
Analysen und Beschreibungen erfolgen durch die Schüler.
4. UNTERRICHTS- AUFBAUFachdidaktik Informatik SS09
von Benjamin Seiler
Unterrichtsreihe
Titel Zeit Lernziel Methode
Der Unterschied von Syntax und Semantik.
1 UE Die Schüler sollen den Unterschied zwischen Syntax und Semantik anhand natürlicher und künstlicher Sprachen erklären können.
Gruppenunterricht
Das Mathematisches Rüstzeug.
1 UE Die Schüler sollen die mathematischen Grundkenntnisse erlernen und anwenden können, die sie für die UR brauchen.
Lehrervortrag
Einführung in die EAs.
5 UE Die Schüler sollen den Unterschiede verschiedene Automatenmodelle (EA, KA, TM) und deren praktischen Nutzen, sowie die Simulation in JFLAP erlernen.
Fragend-entwickelndes UnterrichtsgesprächGruppenunterricht,Partnerarbeit,
Die wichtigsten Sprachklassen.
2 UE Die Schüler sollen die wichtigsten Sprachklassen beschreiben und erklären können und den Zusammenhang zwischen den entsprechenden Automaten erarbeiten.
Gruppenunterricht
Der Ausblick auf die Chomsky-Hierarchie.
1 UE Die Schüler sollen einen Ausblick auf weitere Sprachklassen erhalten, wie z.B. kontextsensitive Sprachen.
Lehrervortrag
Lernziel der Stunde
Die Schüler sollen an einem praktischen Beispiel den Zusammenhang zwischen einem Automaten und dem Zustandsübergangsdiagramm verstehen und erklären können.
Stundenaufbau
Phase Zeit Inhalt Unterrichtsform
Einstieg 5 min. Vorstellung meiner Person und des Themas.
Lehrervortrag
Problemstellung
10 min. Entwicklung eines Zustandsübergangsdiagramms zu einem Getränkeautomaten. Die Schüler sollen das gestellte Problem beschreiben und verstehen.
Fragend-entwickelndes Unterrichtsgespräch
Minimalziel
Erarbeitung 20 min. Die Schüler sollen in einer 2er Gruppe die Problemstellung lösen und das Zustandsübergangsdiagramm auf Folie zeichnen.
Gruppenarbeit
Normalziel
Präsentation 5-10 min.
Eine Gruppe soll ihr Ergebnis vorstellen und erklären. Die anderen Schüler können Fragen stellen und gegebenenfalls Verbesserungsvorschläge vorbringen.
Freies Unterrichtsgespräch
Maximalziel
5. METHODISCHE BESCHREIBUNG DER PHASENFachdidaktik Informatik SS09
von Benjamin Seiler
EINSTIEG
5 min. Fachdidaktik Informatik SS09
von Benjamin Seiler
Methodische Beschreibung der einzelnen Phasen
Einstieg In dieser Phase findet die Vorstellung
meiner Person statt und sie dient dazu einen ersten Eindruck von der Klasse und den Schülern zu erhalten.
Zudem findet ein kurzer Ausblick statt, was in dieser Stunde erarbeitet werden soll.
PROBLEMSTELLUNG
10 min.Fachdidaktik Informatik SS09
von Benjamin Seiler
Methodische Beschreibung der einzelnen Phasen
Problemstellung Die Schüler sollen einen Getränkeautomaten anhand einer
Powerpoint-Präsentation beschreiben und die wichtigsten Ergebnisse herausarbeiten.
Auftretende Probleme können in dieser Phase im Gespräch gelöst werden.
Wichtige Überlegungen können an der Tafel festgehalten werden.
Dies kann auch an einem realen Getränkeautomaten in der Schule geschehen, wobei dieser für die Schüler evt. viel zu komplex ausfallen kann.
Fragend-entwickelndes Unterrichtsgespräch
Beispiel Getränkeautomat
Cola
Fanta
Rück
0,5
0,5 1,0
1,0
1,50,50,0Nimmt nur 0,5 und 1,0 Euro-Stücke an.
Getränkepreis: 1,5 Euro
Tasten die gedrückt werden könnenZählerstandAusgabe
Geldeinwurf
Geldrückgabe
Beispiel Getränkeautomat
Cola
Fanta
Rück
0,5
0,5 1,0
1,0
1,50,50,0Cola, Fanta, Rück drücken:- Es passiert nichts- Geldzähler bleibt auf 0,0
Rück
Cola
Fanta
Beispiel Getränkeautomat
Cola
Fanta
Rück
0,5
0,5 1,0
1,0
1,50,50,0 Geld einwerfen:- 0,5 Euro einwerfen- 1,0 Euro einwerfen- Geldzähler zählt hoch
Beispiel Getränkeautomat
Cola
Fanta
Rück 1,5
0,5
0,5
1,0
1,0
Zuviel Geld einwerfen:- 0,5 Euro einwerfen- 1,0 Euro einwerfen- Geld wird zurückgegeben- Geldzähler bleibt bei 1,5
Beispiel Getränkeautomat
Cola
Fanta
Rück
0,5 1,0
Rück-Taste drücken:-Das eingeworfene Geld wird zurückgegeben- Geldzähler auf 0,0
0,51,0
0,01,5
Beispiel Getränkeautomat
Cola
Fanta
Rück
0,5 1,0
Cola-Taste drücken:- Cola wird ausgeworfen- Geldzähler auf 0,0
0,01,5
Cola
Beispiel Getränkeautomat
Cola
Fanta
Rück
0,5 1,0
Fanta-Taste drücken:- Fanta wird ausgeworfen- Geldzähler auf 0,0
0,01,5
Fanta
Wichtige Informationen Sichern
Was muss der Automat sich merken? Wieviel Geld eingeworfen ist
Was kann eingegeben werden? Geld (0,5 oder 1,0) Cola, Fanta oder Rück
Was wird wann ausgegeben? Cola, Fanta oder Geld
ERARBEITUNGSPHASE
20 min. Fachdidaktik Informatik SS09
von Benjamin Seiler
Methodische Beschreibung der einzelnen Phasen
Erarbeitungsphase Gruppenarbeitsphase: Die Schüler sollen das
Zustandsübergangsdiagramm des eben vorgestellten Getränkeautomaten auf Folie zeichnen.
Die Gruppen sollen selbständig arbeiten und das gestellte Problem lösen.
Die Schüler trainieren dabei Kommunikation und Kooperation.
Der Lehrer fungiert als Betreuer der Gruppen falls diese ein Problem haben und nicht weiter wissen, hält sich aber ansonsten im Hintergrund.
PRÄSENTATIONSPHASE
5-10 min.Fachdidaktik Informatik SS09
von Benjamin Seiler
Methodische Beschreibung der einzelnen Phasen
Päsentationsphase Nach der Gruppenarbeitsphase soll eine
Gruppe das von ihnen entworfene Zustandsübergangsdiagramm an einem Projektor der Klasse vorstellen und erklären.
In einer Diskussion mit den anderen Schülern können dann Fragen gestellt und Verbesserungen besprochen werden.
0,0
0,5
1,5
1,0
1,0, -
0,5, - 1,0, -
0,5,
-
Rück, 0
,5
Rück, 1,0
Rück, 1,5Cola, ColaFanta, Fanta
1,0 ,
1,0
Cola
, -
Fant
a, -
0,5
, -
0,5, 0,51,0, 1,0
Cola, - Fanta, -
Cola, - Fanta, -Rück, -
G = ([Cola, Fanta, Rück, 0,5, 1,0], [0,5, 1,0, 1,5, Cola, Fanta], [0,0, 0,5, 1,0, 1,5], 0,0, δ, λ)
6. ZIELSETZUNGFachdidaktik Informatik SS09
von Benjamin Seiler
Zielesetzung
Minimalziel Beschreibung des Getränkeautomaten durch die Schüler
und Sicherung der wichtigsten Information an der Tafel.
Normalziel Lösen des gestellten Problems in der Gruppenarbeitsphase
und dessen Sicherung, durch das Zeichnen eines entsprechenden Zustandsübergangsdiagramms auf Folie
Maximalziel Vorstellen des Zustandsübergangsdiagramms am Projektor
und Beantwortung von Fragen, sowie einer Diskussion über evt. Verbesserungen.
7. DISKUSSIONFachdidaktik Informatik SS09
von Benjamin Seiler
top related