Das war's für heute.
Vielen Dank für's Zuschauen.
So, herzlich willkommen zur Einstiegsaufgabe in den Themenkreis "Automaten und formale Sprache".
Im Rahmen der zustandsorientierten Modellierung, das Sie aus der Vorlesung für Didaktik der Informatik kennen,
wird hier eine Einstiegsaufgabe präsentiert, das dem Curriculum NRW-Grundkurs,
auch Leistungskurs geeignet, ohne Einschränkungen, ist eine Einstiegsaufgabe entspricht
und dort dem Themenkreis "Automaten und formale Sprache" zugeordnet ist.
In anderen Bundesländern ist das vielleicht unter anderem ein Titel, inhaltlich in ähnlicher Form vorzufinden.
Diese Folie kennen Sie aus der Vorlesung zur Informatik Didaktik und
der Vorlesung zur Informatik Didaktik.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Was sagt, bevor wir jetzt loslegen mit dem Beispiel der Lehrplan NRW dazu?
Die modernen Lehrpläne sind in Kompetenzbereiche und Inhaltsfeldern gegliedert und als Inhaltsfeld finden sie den Bereich formale Sprachen und Automaten.
Das ist genau das, was Sie auch aus der theoretischen Informatik an der Hochschule erkennen.
Natürlich massiv abgespeckt, aber da finden Sie dann die Grammatiken und die Automaten wieder.
Der Lehrplan selbst spricht hier von formalen Sprachen, die durch Grammatiken präzise beschrieben werden.
Präzise, deswegen formal, formale Sprachen und sie können durch Automaten repräsentiert werden.
Da spricht der Lehrplan vom Akzeptieren, das heißt Wörter an der Sprache werden durch Automaten akzeptiert und durch Grammatiken generiert.
Gut, dann stelle ich Ihnen jetzt die vollständigen Materialien vor.
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.
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.
Eine Möglichkeit, die Aufgabe zu präsentieren, ist ganz einfach die folgende Folie einzublenden
mit dem Arbeitsauftrag, sich die beiden prägnant formulierten Leitfragen durchzulesen,
messerscharf den abgebildeten Automaten anzuschauen und die Fragen zu beantworten.
Das war's. Geben Sie etwas Zeit, so ein bis zwei Minuten haben sich bewährt.
Und dann schauen Sie mal, wie viel dabei rumkommt und das ist der Erfahrung nach erstaunlich viel.
Die Vorschläge sammeln Sie dann im Plenum. Ich empfehle an der Tafel ein paar Notizen zu machen.
Je nachdem, das ist nicht unbedingt notwendig, aber probieren Sie es mal aus. Stichpunktartig.
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.
Gut. Nach etwas Nachdenken und einigem Sammeln könnten Sie diese Folie als Ergebnissicherung verwenden.
Hier wird der Kurs als Gesamtheit das Ergebnis zustande gebracht haben, dass hier ein Mini-Taschenrechner beschrieben wird.
Warum Mini? Naja, weil nur die vier Grundrechnerarten, plus minus mal geteilt, und die Ziffern 0 bis 9 hier erlaubt sind.
Und mit dem Drücken auf
das Gleichheitszeichen, die Bearbeitung dann beendet wird. Also, die Einschränkung liegt hier eigentlich nur auf den Grundrechenarten.
Durch die Iteration über Ziffer von 0 bis 9 können Sie ja beliebig lange Ziffern bauen.
Das wäre eine Folgefrage, ob das jeder erkannt hat. Ob Sie darauf eingehen wollen, ist Ihre Entscheidung.
Das müssen Sie abhängig machen von Ihren eigenen Zielen und von der Leistungsfähigkeit des Kurses.
Aber das Problem, das da dargestellt wird, als Taschenrechner identifiziert wird, ist recht sicher.
Dann können Sie die mögliche Darstellung ansprechen, einmal wie hier gegeben als Graf,
oder aber als Folgefrage, wie könnte man das noch anders darstellen,
als Tabelle. Und schon haben sie die beiden möglichen Automatendarstellungen.
Dass das Ganze ein Automat ist, da kommen die Lernenden drauf, weil das dem Gebiet,
die ja "endliche Automaten" heißt und "Automat" auch hier oben, schon im
Arbeitsauftrag drin steht. Jetzt wissen die Lernenden also, dass das ein Automat ist
und wir wissen auch, was er macht.
Und die Leitfrage lautet ja hier, was macht dieser Automat? Alles klar, Taschenrechner und
allgemeine Bestandselemente. Dann werden die Ihnen verraten, dass es hier Kreise gibt,
das müssen Sie dann Zustände nennen und Wege zwischen den Kreisen, Zustandsübergänge.
Ein guter Kurs dem fällt noch hier dieses
Symbol auf, das Dreieck, das ist dann der eine Startzustand und das doppelt, der
Doppelkreis, der ist auch markant, das sind die Endzustände. In dem Fall einer,
es können aber mehrere sein. Was nicht immer klar ist, ist das Eingabealphabet,
also was ist ein Zeichen erlaubt und ansonsten haben sie das komplette
Fünftupel bereits zusammen.
Ohne dass sie jemals von Fünftupel oder sonstigen gesprochen haben, einfach nur
indem sie ein Beispiel präsentiert haben.
Zum Abschluss können Sie dann dieses Ihnen auf der Vorlesung bekannte Bild einblenden,
als weiteres Beispiel, um zu verdeutlichen, dass das Themengebiet bisher recht intuitiv ist
bis auf die Einführung gewisser festgelegter Begrifflichkeiten für bereits korrekt identifizierte Inhalte,
da nichts Schweres oder Künstliches dran ist.
Und das hat sich als auch motivierender Einstieg in das Themengebiet bewährt.
Da kann nicht viel schiefgehen und die Lernenden sind recht optimistisch,
dass sie diesen mysteriösen Kringeln mit irgendwelchen komischen Bezeichnern
doch leichter herwerden, als sie das vielleicht zunächst vermutet haben.
Das hat sich dann im weiteren Unterrichtsverlauf erfahrungsgemäß auch bestätigt.