1 00:00:04,080 --> 00:00:05,640 Das war's für heute. 2 00:00:05,640 --> 00:00:08,540 Vielen Dank für's Zuschauen. 3 00:00:08,922 --> 00:00:18,922 So, herzlich willkommen zur Einstiegsaufgabe in den Themenkreis "Automaten und formale Sprache". 4 00:00:20,262 --> 00:00:29,042 Im Rahmen der zustandsorientierten Modellierung, das Sie aus der Vorlesung für Didaktik der Informatik kennen, 5 00:00:29,042 --> 00:00:38,902 wird hier eine Einstiegsaufgabe präsentiert, das dem Curriculum NRW-Grundkurs, 6 00:00:39,202 --> 00:00:43,762 auch Leistungskurs geeignet, ohne Einschränkungen, ist eine Einstiegsaufgabe entspricht 7 00:00:43,762 --> 00:00:48,862 und dort dem Themenkreis "Automaten und formale Sprache" zugeordnet ist. 8 00:00:48,862 --> 00:00:57,682 In anderen Bundesländern ist das vielleicht unter anderem ein Titel, inhaltlich in ähnlicher Form vorzufinden. 9 00:01:00,240 --> 00:01:11,440 Diese Folie kennen Sie aus der Vorlesung zur Informatik Didaktik und 10 00:01:11,440 --> 00:01:14,240 der Vorlesung zur Informatik Didaktik. 11 00:01:14,272 --> 00:01:37,972 Die Automatentheorie dient als praktische Anwendung des Systemkreises Modellbildung bzw. zustandsorientierte Modellierung, um da genauer zu sein, für den Kontext Schule, denn Automatentheorie kommt eigentlich in allen Bundesländern in der einen oder anderen Form, in der Oberstufe zumindest, vor. 12 00:01:39,952 --> 00:02:07,632 Der Unterrichtseinstieg, der Ihnen präsentiert wird, ist Praxis erprobt und hat als einen Vorteil zu bieten, dass ein Großteil der Begrifflichkeiten und Konzepte der Automatentheorie auf intuitive Art und Weise einführt, ohne dass die Lehrkraft da groß irgendwas zu sagen muss. 13 00:02:07,972 --> 00:02:31,532 Die Erfahrungsgemäß kommen die Lernenden da selber drauf, sodass es dem Fachlehrer dann in Anführungsstrichen nur noch obliegt, die entsprechende Fachterminologie einzuführen, also genau das, was Sie hier bereits aus der Vorlesung durch die Abbildung kennen, ergänzt um weite Begrifflichkeiten und Schreibweisen. 14 00:02:31,532 --> 00:02:49,532 Denken Sie an die Vier- und Fünf-Tupel-Definition von Grammatik und Automat, da kommt man jetzt intuitiv nicht drauf. Aber als Wesentliche an Denkstrukturen wird tatsächlich erfahrungsgemäß intuitiv entdeckt. 15 00:02:50,212 --> 00:03:08,312 Und auf dieses Einstiegsbeispiel können Sie dann immer mal wieder im Laufe Ihres Unterrichtsgangs in der Unterrichtsreihe Bezug nehmen, denn, wie gesagt, dort wurden die wesentlichen Dinge bereits erkannt, nicht eingeführt im Sinne von erklären, sondern selbstständig erkannt. 16 00:03:10,372 --> 00:03:26,612 Und diese zustandsorientierte Modellierung wird dann auch der Erfahrung nach von den Lernenden als nicht so schwer empfunden, zumindest zunächst noch nicht, weil sie eben das meiste selbst hergeleitet haben. 17 00:03:27,872 --> 00:03:33,492 Was sagt, bevor wir jetzt loslegen mit dem Beispiel der Lehrplan NRW dazu? 18 00:03:36,048 --> 00:03:46,548 Die modernen Lehrpläne sind in Kompetenzbereiche und Inhaltsfeldern gegliedert und als Inhaltsfeld finden sie den Bereich formale Sprachen und Automaten. 19 00:03:47,228 --> 00:03:53,168 Das ist genau das, was Sie auch aus der theoretischen Informatik an der Hochschule erkennen. 20 00:03:53,248 --> 00:04:01,268 Natürlich massiv abgespeckt, aber da finden Sie dann die Grammatiken und die Automaten wieder. 21 00:04:02,768 --> 00:04:11,028 Der Lehrplan selbst spricht hier von formalen Sprachen, die durch Grammatiken präzise beschrieben werden. 22 00:04:11,308 --> 00:04:19,968 Präzise, deswegen formal, formale Sprachen und sie können durch Automaten repräsentiert werden. 23 00:04:20,408 --> 00:04:31,768 Da spricht der Lehrplan vom Akzeptieren, das heißt Wörter an der Sprache werden durch Automaten akzeptiert und durch Grammatiken generiert. 24 00:04:33,680 --> 00:04:40,120 Gut, dann stelle ich Ihnen jetzt die vollständigen Materialien vor. 25 00:04:41,280 --> 00:05:00,020 Es geht also los mit dem Titelblatt, damit Sie auch selber wissen, was genau jetzt zu tun ist und behalten Sie immer im Hintergrund, im Hinterkopf, dass der Lehrende wie der Lernende einen ganzen Haufen an Material hat. 26 00:05:00,020 --> 00:05:15,160 Und wenn Sie das ohne Titelblatt, egal ob als Arbeitsblatt, als Skript oder als Folie präsentieren, dann verlieren Sie da schnell den Überblick. Also immer ein Titelblatt machen. 27 00:05:18,554 --> 00:05:27,254 Eine Möglichkeit, die Aufgabe zu präsentieren, ist ganz einfach die folgende Folie einzublenden 28 00:05:27,254 --> 00:05:34,574 mit dem Arbeitsauftrag, sich die beiden prägnant formulierten Leitfragen durchzulesen, 29 00:05:34,834 --> 00:05:41,114 messerscharf den abgebildeten Automaten anzuschauen und die Fragen zu beantworten. 30 00:05:41,114 --> 00:05:48,394 Das war's. Geben Sie etwas Zeit, so ein bis zwei Minuten haben sich bewährt. 31 00:05:50,036 --> 00:05:57,376 Und dann schauen Sie mal, wie viel dabei rumkommt und das ist der Erfahrung nach erstaunlich viel. 32 00:05:58,036 --> 00:06:05,516 Die Vorschläge sammeln Sie dann im Plenum. Ich empfehle an der Tafel ein paar Notizen zu machen. 33 00:06:05,776 --> 00:06:13,236 Je nachdem, das ist nicht unbedingt notwendig, aber probieren Sie es mal aus. Stichpunktartig. 34 00:06:13,792 --> 00:06:25,792 Und dann können Sie gegebenenfalls diese gesamten Stichpunkte dann auch in der Ordnungsstruktur bringen und mit der entsprechenden Fachterminologie dann versehen. Die müssen Sie den Schülern anschließend dann verraten. 35 00:06:25,792 --> 00:06:41,992 Gut. Nach etwas Nachdenken und einigem Sammeln könnten Sie diese Folie als Ergebnissicherung verwenden. 36 00:06:43,712 --> 00:06:55,112 Hier wird der Kurs als Gesamtheit das Ergebnis zustande gebracht haben, dass hier ein Mini-Taschenrechner beschrieben wird. 37 00:06:55,492 --> 00:07:05,572 Warum Mini? Naja, weil nur die vier Grundrechnerarten, plus minus mal geteilt, und die Ziffern 0 bis 9 hier erlaubt sind. 38 00:07:05,572 --> 00:07:10,552 Und mit dem Drücken auf 39 00:07:11,184 --> 00:07:20,004 das Gleichheitszeichen, die Bearbeitung dann beendet wird. Also, die Einschränkung liegt hier eigentlich nur auf den Grundrechenarten. 40 00:07:20,404 --> 00:07:25,604 Durch die Iteration über Ziffer von 0 bis 9 können Sie ja beliebig lange Ziffern bauen. 41 00:07:26,324 --> 00:07:32,444 Das wäre eine Folgefrage, ob das jeder erkannt hat. Ob Sie darauf eingehen wollen, ist Ihre Entscheidung. 42 00:07:32,704 --> 00:07:39,684 Das müssen Sie abhängig machen von Ihren eigenen Zielen und von der Leistungsfähigkeit des Kurses. 43 00:07:42,092 --> 00:07:53,152 Aber das Problem, das da dargestellt wird, als Taschenrechner identifiziert wird, ist recht sicher. 44 00:07:55,772 --> 00:08:04,132 Dann können Sie die mögliche Darstellung ansprechen, einmal wie hier gegeben als Graf, 45 00:08:04,832 --> 00:08:08,812 oder aber als Folgefrage, wie könnte man das noch anders darstellen, 46 00:08:10,420 --> 00:08:15,000 als Tabelle. Und schon haben sie die beiden möglichen Automatendarstellungen. 47 00:08:16,140 --> 00:08:21,660 Dass das Ganze ein Automat ist, da kommen die Lernenden drauf, weil das dem Gebiet, 48 00:08:21,660 --> 00:08:27,500 die ja "endliche Automaten" heißt und "Automat" auch hier oben, schon im 49 00:08:28,440 --> 00:08:36,440 Arbeitsauftrag drin steht. Jetzt wissen die Lernenden also, dass das ein Automat ist 50 00:08:36,440 --> 00:08:38,360 und wir wissen auch, was er macht. 51 00:08:39,072 --> 00:08:45,432 Und die Leitfrage lautet ja hier, was macht dieser Automat? Alles klar, Taschenrechner und 52 00:08:45,432 --> 00:08:52,012 allgemeine Bestandselemente. Dann werden die Ihnen verraten, dass es hier Kreise gibt, 53 00:08:52,192 --> 00:08:59,132 das müssen Sie dann Zustände nennen und Wege zwischen den Kreisen, Zustandsübergänge. 54 00:09:00,632 --> 00:09:02,912 Ein guter Kurs dem fällt noch hier dieses 55 00:09:05,244 --> 00:09:11,684 Symbol auf, das Dreieck, das ist dann der eine Startzustand und das doppelt, der 56 00:09:11,684 --> 00:09:17,564 Doppelkreis, der ist auch markant, das sind die Endzustände. In dem Fall einer, 57 00:09:17,784 --> 00:09:23,964 es können aber mehrere sein. Was nicht immer klar ist, ist das Eingabealphabet, 58 00:09:24,164 --> 00:09:28,544 also was ist ein Zeichen erlaubt und ansonsten haben sie das komplette 59 00:09:30,024 --> 00:09:31,504 Fünftupel bereits zusammen. 60 00:09:31,728 --> 00:09:38,908 Ohne dass sie jemals von Fünftupel oder sonstigen gesprochen haben, einfach nur 61 00:09:38,908 --> 00:09:42,748 indem sie ein Beispiel präsentiert haben. 62 00:09:47,468 --> 00:09:52,268 Zum Abschluss können Sie dann dieses Ihnen auf der Vorlesung bekannte Bild einblenden, 63 00:09:52,448 --> 00:09:59,408 als weiteres Beispiel, um zu verdeutlichen, dass das Themengebiet bisher recht intuitiv ist 64 00:10:01,392 --> 00:10:11,372 bis auf die Einführung gewisser festgelegter Begrifflichkeiten für bereits korrekt identifizierte Inhalte, 65 00:10:11,592 --> 00:10:13,632 da nichts Schweres oder Künstliches dran ist. 66 00:10:13,772 --> 00:10:19,232 Und das hat sich als auch motivierender Einstieg in das Themengebiet bewährt. 67 00:10:19,352 --> 00:10:24,312 Da kann nicht viel schiefgehen und die Lernenden sind recht optimistisch, 68 00:10:24,332 --> 00:10:30,112 dass sie diesen mysteriösen Kringeln mit irgendwelchen komischen Bezeichnern 69 00:10:30,224 --> 00:10:35,124 doch leichter herwerden, als sie das vielleicht zunächst vermutet haben. 70 00:10:35,384 --> 00:10:43,244 Das hat sich dann im weiteren Unterrichtsverlauf erfahrungsgemäß auch bestätigt.