Aufgabe A
Führen Sie die folgende Rechenanleitung durch … ohne Taschenrechner;-)

Aufgabe B

1. Folgen Sie der Faltanleitung und falten Sie! Blätter sind bei der Lehrperson vorhanden!
2. Öffnen Sie ein Worddokument oder eine OneNote-Seite und notieren Sie den Ablauf des Faltens ganz genau. Vergleichen Sie Ihren Text mit einem Text einer bzw. eines Lernenden. Was fällt auf? Wo hat Ihr Text Lücken und Schwächen? Was ist schwierig, am Verfassen dieses Textes und warum?

Aufgabe C
Im Film ist ein Muffinsrezept und was dieses mit Algorithmen zu tun hat, kurz erklärt. Schauen Sie sich das Video an, machen Sie sich Notizen, (auch das abgebildete Diagramm!)

Aufgabe D
Beantworten Sie anschliessend folgende Fragen:

1. Was haben die Aufgaben gemeinsam?
2. Finden sich überall Algorithmen?
3. Warum bzw. warum nicht? Was genau ist der Algorithmus, den ersten beiden Aufgaben?

Aufgabe E Diskutieren Sie anhand dieser Definition zu zweit, ob die folgenden Aussagen wahr oder falsch sind.

1. Aussage: „Algorithmen sind allgegenwärtig, sogar beim Wählen des Waschprogramms der Waschmaschine.“
2. Aussage: „Ein Algorithmus sagt uns genau, wie wir etwas in welcher Reihenfolge ausführen sollen. Der Algorithmus ist so klar, dass wir nie selber entscheiden müssen.“
3. Aussage: „Für viele Herausforderungen oder Probleme könnte ein guter und passender Algorithmus die Lösung sein.“

Aufgabe F
Untersuchen Sie die drei Beispiele (Aufgabe A bis C), wie sie die oben aufgelisteten Eigenschaften erfüllt werden oder wo nicht.

Aufgabe G
Gegeben ist das folgende Diagramm (ein sogenanntes Aktivitätsdiagramm). Eine Spielfigur steht beim Pfeilsymbol im Labyrinth (Startposition).

1. Auf welchem Weg verlässt die Figur das Labyrinth, wenn Sie diesen Algorithmus nutzt? (Papierversionen des Labyrinths liegen bereit). Arbeiten Sie zu zweit.
2. Wie muss das Labyrinth oder die Startposition oder beides verändert werden, damit dieser Algorithmus nicht mehr zum Ausgang führt? Hierbei darf der Ausgang des Labyrinths nicht aufgehoben werden, was die triviale Antwort auf die Frage wäre.

Labyrinth	Aktivitätsdiagramm

Aufgabe H
Erstellen Sie ein Aktivitätsdiagramm für die Aufgabe A). Eine Übersicht der Elemente finden Sie auf dem Spickzettel.
Spickzettel

Zusatzaufgabe I

1. Zwei bekannte Algorithmen sind der PageRank-Algorithmus oder der Dijkstra-Algorithmus. Informieren Sie sich, welche Aufgaben diese Algorithmen übernehmen bzw. welche Probleme diese lösen.
2. Was haben Algorithmen mit personalisierter Werbung oder Chatbots zu tun? Erklären Sie!

Auftrag: Micro:bit kennenlernen Finden Sie auf Ihrem Microbit die einige der unten aufgelisteten Komponenten und informieren Sie sich HIER über Funktionen, Eigenschaften und Besonderheiten des Micro:bits.

• Prozessor
• Lautsprecher, Mikrophon
• Beschleunigungssensor
• LEDs (vorne und hinten)
• Logo
• Pins (inklusive Masse)
• Weitere Hardwarekomponenten…

Auftrag: Micro:bit anschliessen

• Schliessen Sie den Microbit per USB-Kabel an Ihrem Computer an.
• Öffnen Sie https://classroom.microbit.org/ entweder über den Chrome- oder den Edge-Browser, um den Microbit direkt über den Browser ansteuern zu können. Flashing (direktes Übertragen der Programmzeilen) auf den Micro:bit ist mit diesen Browsern möglich. Weitere Informationen zum Editor:
  • Ein Erklärungsvideo finden Sie hier und diese Website kann auch weiterhelfen bei Problemen.
  • Grundsätzlich kann auch ein anderer Browser ihrer Wahl genutzt werden, dann muss über ein Download und ein manuelles „Drag-and-Drop“ auf den Micro:bit (wie das Kopieren einer heruntergeladenen Datei von Ihrem Computer auf einen USB-Speicherstick) genutzt werden.

1. Programmieraufgabe:

1. Studieren Sie das kurze Programm unten. Diskutieren Sie zu zweit, was hier programmiert wurde. Halten Sie dies kurz schriftlich fest.
2. Schliessen Sie den Micro:bit an, kopieren Sie das Programm in Ihren Editor (mico:bit classroom). Senden Sie dies dann an den Micro:bit und überprüfen Sie so die angestellten Vermutungen und Überlegungen von Aufgabe 1.
3. Identifizieren Sie alle Variablen und Variablenwerte dieses Programms und markieren Sie diese, indem Sie den Code in ein Textdokument kopieren und kommentieren. Kommentare können mit einem # direkt im Programm notiert werden.
4. Erweitern bzw. verändern Sie den Rechner1 so, dass auch andere Operationen (Grundoperationen) durchgeführt werden.

Aufgabe 8

1. Versuchen Sie nun das Rechenbeispiel aus Aufgabe 1, das Sie im Kopf ausgerechnet haben, vom Microbit ausführen zu lassen. Nutzen Sie den folgenden Ausgangscode und erweitern Sie diesen nach jedem Kommentar mit dem korrekten Befehl:

https://python.microbit.org/v/3|Hier gehts wieder zum Online-Editor

#Rechenbeispiel aus Aufgabe 1
from microbit import *
 
#Wählen Sie eine Zahl zwischen 1 und 9.
a = 7
 
#Verdoppeln Sie die Zahl in der Variablen b
b = a*2
 
# Addieren Sie 2 in der Variablen c
 
 
# Multiplizieren Sie die Zahl mit 100 in d
 
 
# Halbieren Sie das Resultat in e
 
# Wenn Sie bereits Geburtstag hatten, addieren Sie das aktuelle Jahr und subtrahieren 2100 in f
# Wenn Sie noch nicht Geburtstag hatten, addieren Sie das aktuelle Jahr und subtrahieren 2101 in f
 
 
# Subtrahieren Sie die letzten beiden Zahlen Ihres Jahrganges (z.B. bei 1991 subtrahieren Sie 91) in g
 
# Geben Sie nun das Resultat aus!

1. Überprüfen Sie Ihren Algorithmus, indem Sie diesen ausführen!
2. Verändern Sie nun Ihr Programm so, dass vom Ergebnis nur noch das Alter in Jahren ausgegeben wird. Im folgenden Code müssen Sie hierfür die Punkte „…“ durch eine entsprechende Berechnung ersetzen

display.scroll("Ihr Alter in Jahren ist: ")
display.show(...)

Aufgabe 9
https://python.microbit.org/v/3|Hier gehts wieder zum Online-Editor

1. Gegeben ist das untenstehende Programm. Schliessen Sie den Micro:bit an, laden Sie das Programm auf den Micro:bit und führen Sie das Programm aus. Was genau wurde programmiert?
2. Verändern Sie das Programm so, dass mit dem Satz des Pythagoras die Hypotenuse c mithilfe der beiden Katheten a und b berechnet werden kann. Dabei sollen nach wie vor die Variablen und ihre Werte, sowie das Ergebnis mit dem Variablennamen c dargestellt werden. Optional kann auch noch 'Pythagoras' als Scroll angezeigt werden.
3. Schreiben Sie ein neues Programm, welches das Volumen einer https://www.mathe-lexikon.at/geometrie/geometrische-koerper/kugel/volumen.html|Kugel berechnet, dabei sollte der Radius als Variable festgelegt werden.
4. Beantworten Sie die drei Lernfragen schriftlich in Ihr OneNote:
   1. Wo sind die Variablen?
   2. Was passiert, wenn das Import fehlt?
5. Erweitern Sie diesen Rechner mit weiteren Funktionalitäten und schreiben Sie dazu ein kurzes passendes Programm.

## Aufgabe 1a) Lösung
from microbit import *
from math import *
 
#Variablen definieren und einen Wert zuweisen
a=3
b=5 
#Display.scroll dient zum Anzeigen der Funktionen
display.scroll('a=')
display.scroll(a)
display.scroll('b=')
display.scroll(b)
display.scroll('sqrt(a**2+b**2')
display.scroll('c=')
display.scroll(sqrt(a**2+b**2))

Aufgabe 10: Schleifen, Selektion und Eingaben:
https://python.microbit.org/v/3|Hier gehts wieder zum Online-Editor

• Im folgenden Code-Beispiel wird ein Stück Code auf dem Microbit sozusagen „unendlich“ lange immer wieder ausgeführt. Und zwar wird dabei immer ein „glückliches“ Gesicht für 2 Sekunden über das Display ausgegeben, danach ein „trauriges“ Gesicht und so weiter.
• Kopieren Sie den folgenden Code und führen Sie diesen auf dem MicroBit aus!
• Überlegen Sie sich, was die folgenden Code-Elemente bewirken:
  • „while True:“
  • sleep(2000)
  • Image.HAPPY & Image.SAD

Beachten Sie: „while True:“ beginnt eine sogenannte Schleife. Alles was nach diesem Code eingerückt (4 Abstände von der linken Seite entfernt) ist, wird sozusagen unendlich lange immer wieder ausgeführt.

# Microbit-Modul wird importiert
from microbit import *
 
# Wiederhole unendlich lange
while True:
    display.show(Image.HAPPY)
    sleep(2000)
    display.show(Image.SAD)
    sleep(2000)

• Wir wollen nun dieses Programm etwas verändern und zwar dahingehend, dass wir über die zwei Knöpfe (buttons) die Ausgabe steuern können. Dazu brauchen wir innerhalb der while-Schleife (while True) eine Selektion, die testet, ob der Knopf a oder der Knopf b gedrückt wurde.
• Falls a gedrückt wurde, soll ein glückliches Smiley erscheinen,
• Falls b gedrückt wurde, soll ein trauriges Smiley erscheinen.

Dabei können wir über die Selektion if button_a.is_pressed(): herausfinden, ob der Knopf a gedrückt wurde. Das folgende Programm zeigt Ihnen den Anfang, erweitern Sie dieses entsprechend:

Beachten Sie, dass alle Befehle, die auf if button_a.is_pressed(): eingerückt folgt, nur dann geschieht, wenn der Knopf A gedrückt wurde.

# Microbit-Modul wird importiert
from microbit import *
 
# Wiederhole unendlich lange
while True:
    if button_a.is_pressed():
        ...

• Programm auf dem eigenen Computer speichern: Sobald Sie mit Ihrem Programm zufrieden sind, speichern Sie dieses in Ihrem Informatik-Ordner. Hierfür klicken Sie neben dem Save-Button auf die drei Punkte und dann auf Save Python Script und geben einen sinnvollen Dateinamen ein (z.B. Aufgabe_10_Gefuehlomat). Die Date wird dann automatisch in Ihrem Downloadordner gespeichert. Bewegen Sie diese anschliessend in Ihren eigenen Informatikordner! So gespeicherte Dateien lassen sich im Editor immer wieder öffnen, indem Sie einfach auf den Open-Button klicken.
• Überlegen Sie sich, welche „Eigenschaft“ von Algorithmen / Programmen bei diesem Algorithmus nun nicht eingehalten wird.
• Wenn wir nun die Anzeige der Smileys nur noch über die Knöpfe steuern, sollten Sie den Befehl 'sleep(2000)' jeweils entfernen. Dieser hat hier keinen positiven Effekt mehr und verzögert nur die Interaktion mit dem Benütze / der Benützerin des Programmes.

# Microbit-Modul wird importiert
from microbit import *
 
# Wiederhole unendlich lange
while True:
    if button_a.is_pressed():
        display.show(Image.HAPPY)
    if button_b.is_pressed():
        display.show(Image.SAD)

Aufgabe 11: Einen Schrittezähler programmieren und testen
https://python.microbit.org/v/3|Hier gehts wieder zum Online-Editor
Ziel dieser Übung ist es mit Hilfe von Schleifen, Selektion, Eingaben und Variablen einen einfachen Schrittezähler mit dem Microbit zu programmieren und zu testen. Erstellen Sie folgendes Programm:

• Einee Variable „schritte“ wird zunächst der Wert 0 zugewiesen
• Danach soll sich für immer wiederholen:
  • Wenn der Microbit geschüttelt wurde, wird die Vartiable „schritte“ um 1 vergrössert
  • Wenn der Knopf a gedrückt wurde, sollen die Anzahl Schritte auf dem Display gezeigt werden
    • Verwenden Sie dafür die Funktion display.scroll anstatt display.show, da die Variable „schritte“ mehr als nur 1 Stelle annehmen kann
  • Wenn der Knopf b gedrückt wurde, soll der Schrittezähler wieder bei 0 beginnen zu zählen (er wird zurückgesetzt)

• Testen Sie nun Ihr Programm:
  • Lösen Sie den Microbit vom USB-Kabel
  • Verbinden Sie das Batteriefach mit dem Microbit, so dass dieser weiterhin Strom hat und das Programm startet
  • Befestigen Sie den Microbit mit dem Batteriefach an Ihrem Schuh (an Fussgelenk). Seien Sie bitte vorsichtig
  • Gehen Sie einige Schritte und testen Sie, wie gut der Schrittezähler funktioniert. Verwenden Sie ebenfalls Treppen, um das Programm zu testen!
• Sobald Sie fertig sind und Ihr Programm auch erfolgreich getestet haben, speichern Sie dieses wiederum als Datei (Aufgabe_11_Schrittezaehler) in Ihrem Informatik-Ordner!

from microbit import *
 
schritte=0
while True:
    if accelerometer.was_gesture('shake'):
        schritte = schritte+1
    if button_a.is_pressed():
        display.scroll(schritte)
    if button_b.is_pressed():
        schritte = 0
        display.scroll(schritte)

Aufgabe 12: Accelerometer-Richtung
https://python.microbit.org/v/3|Hier gehts wieder zum Online-Editor
Ziel dieser Übung ist es nochmals den Einsatz von Schleifen, Selektion, Eingaben und Variablen mit dem Microbit zu übern und zu testen. Erstellen Sie folgendes Programm:

• Es soll sich für immer wiederholen:
  • Wenn der Miicrobit nach oben bewegt wird (accelerometer.was_gesture(„up“)), soll für eine Sekunde ein Pfeil nach oben (Nord) auf dem Microbit angezeigt werden.
  • Wenn sich der Microbit nach rechts bewegt, soll der Pfeil für genau 1 Sekunde in Richtung rechts (Ost) zeigen
  • Wenn sich der Microbit nach unten bewegt, soll der Pfeil für genau 1 Sekunde in Richtung rechts (Süd) zeigen
  • Wenn sich der Microbit nach links bewegt, soll der Pfeil für genau 1 Sekunde in Richtung rechts (West) zeigen

• Testen Sie nun Ihr Programm:
• Zeichnen Sie für diesen Algorithmus ein Flowchart-Diagramm auf Papier oder in OneNote mit den korrekten Diagrammelementen!

# Microbit-Modul wird importiert
from microbit import *
 
# Wiederhole unendlich lange
while True:
    if accelerometer.was_gesture("up"):
        display.show(Image.ARROW_N)
        sleep(1000)
        display.clear()
    if accelerometer.was_gesture("right"):
        display.show(Image.ARROW_E)
        sleep(1000)
        display.clear()
    if accelerometer.was_gesture("down"):
        display.show(Image.ARROW_S)
        sleep(1000)
        display.clear()
    if accelerometer.was_gesture("left"):
        display.show(Image.ARROW_W)
        sleep(1000)
        display.clear()

Aufgabe 13: Ein Metronom programmieren mit variablen BPM
Studieren Sie oben das Unterkapitel „Schleifen beenden mit break“! Kopieren Sie das obige Programm in den Editor. Sie sollen dieses nun so erweitern, dass man mit dem Knopfdruck auf B das Tempo anzahlBPM um 10 Beats erhöhen kann und mit dem Knopfdruck auf A das Tempo um 10 Beats verringern kann. Weiterhin soll man über A und B gleichzeitig das Programm beenden können!
Tipp: Über den Reset-Button auf der Rückseite des Microbit kann man das Programm immer wieder von vorne starten lassen.
Speichern Sie das Programm anschliessend wieder in Ihrem Informatik-Ordner auf Ihrem Computer als Datei!

# Imports go at the top
from microbit import *
import music
 
anzahlBPM = 120
 
# Code in a 'while True:' loop repeats forever
while True:
    music.set_tempo(bpm=anzahlBPM)
    music.play(['C4:1', 'r:3'])
    if button_a.is_pressed():
        anzahlBPM = anzahlBPM-10
    if button_b.is_pressed():
        anzahlBPM = anzahlBPM+10
    if button_a.is_pressed() and button_b.is_pressed():
        break

Aufgabe 14:
Ein Programm wurde geschrieben und sieht bei der Ausführung wie folgt aus:

• Schreiben Sie dieses Programm, dabei sollte eine while-Schleife verwendet werden.

Aufgabe 15:
a) Erstellen Sie ein Programm, das die Summe aller Zahlen von 1 bis 100 berechnet und ausgibt. Dazu sollen Sie zwei Variablen i und summe und eine Schleife einsetzen! Der Code beginnt dabei wie folgt:

from microbit import *
i = 0
summe = 0

Speichern Sie Ihr Programm anschliessend!

from microbit import *
i = 0
summe = 0
 
while i<=100:
    summe = summe+i
    i = i+1
 
display.scroll("Die Summe 1 bis 100: ")
display.scroll(summe)

b) Erstellen Sie ein weiteres Programm, das nicht die Summe sondern das Produkt der ersten 10 Zahlen (1 bis 10) berechnet und ausgibt. Dazu sollen Sie zwei Variablen i und produkt und eine Schleife einsetzen!
Speichern Sie Ihr Programm anschliessend!

from microbit import *
i = 1
produkt = 1
 
while i<=10:
    produkt = produkt*i
    i = i+1
 
display.scroll("Das Produkt 1 bis 10: ")
display.scroll(produkt)

c) Freiwillig (knifflig): Erstellen Sie ein Programm, das die zehnte https://de.wikipedia.org/wiki/Fibonacci-Folge|Fibonacci-Zahl berechnet und ausgibt. Berechnen Sie anschliessend das Programm!

from microbit import *
f0 = 1
f1 = 1
fn = 2
i=3
# wir beginnen bei 3, weil die ersten 2 Zahlen schon da sind (1,1, ...)
while i<=10:
    fn=f0+f1
    f0=f1
    f1=fn
    i=i+1
display.scroll("Fibonacci 10 ist ")
display.scroll(fn)

Aufgabe 16
  Beantworten Sie die drei Lernfragen:

1. Welche Ausgabemöglichkeiten haben wir beim Microbit bisher kennengelernt?
2. Was ist der Unterschied zwischen display.scroll und display.show? Wann würden Sie was einsetzen?
3. Was genau macht die Schleife while True:?
4. Was macht die Schleife while i<100:?
5. Wofür sind Variablen nützlich? Was ist der Unterschied zwischen dislpay.scroll(„a“) und dislpay.scroll(a)?
6. Worauf muss geachtet werden, wenn eine sich endlich wiederholende while-Schleife programmiert werden soll.
7. Wie lässt sich eine Schleife stoppen?
8. Was passiert, wenn auf das Einrücken in der while-Schleife verzichtet wird?
9. Welche Eingabemöglichkeiten haben wir bisher kennengelernt?