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Computer Science Unplugged Sortiernetzwerke © Computer Science Unplugged canterbury.ac.nz von Tim Bell, Ian H. Witten und Mike Fellows Übersetzung: Kompetenzzentrum Technik-Diversity-Chancengleichheit e.V. r. Angelika Reiser astaran Matthes [email protected] orkshop für die Schüler der 7. Klasse nzahl der Teilnehmer: 18 Schüler 6. Juli 2008

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Page 1: Computer Science Unplugged Sortiernetzwerke © Computer Science Unplugged canterbury.ac.nz von Tim Bell, Ian H. Witten und Mike Fellows Übersetzung: Kompetenzzentrum

Computer Science UnpluggedSortiernetzwerke

© Computer Science Unplugged canterbury.ac.nz von Tim Bell, Ian H. Witten

und Mike Fellows

Übersetzung: Kompetenzzentrum Technik-Diversity-Chancengleichheit e.V.

Dr. Angelika ReiserNastaran [email protected] für die Schüler der 7. Klasse Anzahl der Teilnehmer: 18 Schüler16. Juli 2008

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Ablauf

• Den Spielplan vorab auf einem Flipchart zeichnen.• Den Begriff „Sortieren“ erklären.• Das Sortieren mit dem Computer erklären.• Ziel des Spieles erklären.• Das Spiel vorbereiten ( S. Spielvorbereitung).• Ersten Durchlauf ohne Stoppuhr durchführen.• Das Spiel mit größeren Zahlen durchführen.• Das Spiel mit Wörtern durchführen.• Das kleinste Zahl ermitteln.• Serielles und paralleles Sortieren vergleichen.

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Warum sortieren?

Informationen lassen sich in sortierten Listen leichter und schneller auffinden. Telefonverzeichnisse,

Wörterbücher und Stichwortverzeichnisse in Büchern sind immer in alphabetischer Reihenfolge

sortiert und erleichtern uns so die Orientierung. Und seien wir doch mal ehrlich: UnserAlltag wäre viel komplizierter, wenn das nicht so wäre!

Die Erstellung von Telefonverzeichnissen oder anderen Listen wird aufgrund der großen Datenmengen, die dafür zu bearbeiten sind, nicht mehr manuell, sondern mit Hilfe von

Computernerledigt. Und obwohl die Computer immer schneller werden, verbringen sie viel Zeit damit, Informationen nach einer bestimmten Ordnung zu sortieren. Aus diesem Grund arbeitenComputerspezialistinnen und Computerspezialisten daran, die schnellsten und effizientesten Vorgehensweisen für solche Sortiervorgänge zu entwickeln.

So kompliziert Computerprogramme auf den ersten Blick auch sein mögen, sie lassen sich immer

auf einfache Prinzipien zurückführen. Das Workshopmodul „Besiege die Uhr“ veranschaulichteines dieser Prinzipien, in diesem Fall das parallele Sortieren.

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Ziel des Spieles

Ziel des Spieles ist es, in möglichst kurzer Zeit die zu Beginn unsortierten

(Zahlen)werte auf der linken Seite (IN) bis zum Erreichen der rechten Seite

(OUT), geordnet zu haben.

Das Spiel zeigt, wie Computer zufällige Zahlen in eine bestimmte Reihenfolge

bringt und zwar mit Hilfe einer Methode, die topologische Sortierung genannt

wird

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Material

• Kreide bzw. Klebeband• A4 Blätter oder Karten für die Zahlen• Stoppuhr• Flipchart

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Spielvorbereitung

• Gruppen zu je 6 Personen bilden.• Eine Gruppe zeichnet mit Kreide auf eine dafür geeignete Fläche

bzw. klebt den Spielplan mit Klebeband auf.• Eine Gruppe erstellt die Zahlenkarten.• Eine Gruppe erstellt Wörterkarten.

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Spielanleitung

1. Alle Mitspielerinnen und Mitspieler ziehen aus dem Kartenstapel eine Karte .(Das Spielfeld kann jeweils immer nur von einem der Teams benutzt werden.)2. Die Mitspielerinnen und Mitspieler einer Gruppe platzieren sich samt ihren Karten jeweils in einem der quadratischen Felder auf der linken Seite des Spielfeldes (IN). 3. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer bewegen sich entlang der aufgezeichneten Linien.Treffen sie auf einen der Kreise, müssen sie warten, bis eine Mitspielerin oder ein Mitspielerebenfalls in genau diesem Kreis Station macht.4. Treffen sich also zwei Team-Mitglieder in einem der Kreise, vergleichen sie ihre Spielkartenmiteinander. Die Person mit der niedrigeren Zahl auf der Spielkarte nimmt daraufhinden linken Weg, die Person mit der höheren Zahl verlässt den Kreis über den rechtenAusgang.5. So bewegt sich das Team über das komplette Spielfeld. Sind alle auf der rechten Seiteam Ende (OUT) angekommen und steht jede Person in einem der sechs quadratischenKästen, sollten die mitgeführten Zahlen alle in der richtigen Reihenfolge geordnet sein. Istdas nicht der Fall, bzw. unterläuft dem Team ein Fehler, muss wieder ganz von vorn begonnenwerden.

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Topologische Sortierung

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Spieldurchführung

• Sind die Mitspielerinnen und Mitspieler mit dem Spielablauf vertraut, wird das Spiel mit Stoppuhr durchgeführt. Gewinner ist das schnellste Team!

• Das Spiel wird einmal mit den Zahlen und einmal mit den Wörtern durchgeführt. Welcher Vorgang ist schneller? Sortierung der Zahlen oder alphabetische Sortierung?

• Wie kann man das Netzwerk nutzen um die kleinste Zahl zu ermitteln?

• Wer ist die kleinste Person in der Gruppe?

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Finde die kleinste Zahl?

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Serielle vs. Parallele Verarbeitung

• Gruppen zu je 4 Personen bilden.• Die zwei verschiedene Netzwerke, die jeweils vier Zahlen

sortieren, aufzeichnen.• Das Spiel mit zwei Gruppen durchführen.• Welches Netzwerk ist schneller? Warum?• Wie viele Zahlenvergleiche sind in jedem Netzwerk notwendig?• Wie viele Vergleiche können in jedem Netzwerk gleichzeitig

durchgeführt werden?• Bei welchen Vorgängen des täglichen Lebens ist es möglich,

diese dadurch zu beschleunigen, dass man sie parallel durchführt? In welchen Fällen würde das in keinem Fall funktionieren?

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Serielle vs. Parallele Verarbeitung

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Spielplan für 6 Personen