Goldbarts Schatztal

Für scharfe Denker

Seit der ersten Klasse spielen die Schülerinnen und Schüler der 3A gerne das Spiel Goldbarts Schatztal im Unterrichtsfach Bewegung und Sport. Die Schatzsucher müssen dabei Schätze im Schatztal suchen.

Das Schatztal ist ein quadratisches Raster auf dem Boden aus 5 x 5 klar erkennbaren Feldern. Die Schülerinnen und Schüler können bequem auf den Feldern stehen (ca. 20 x 20 cm). Verwende dafür entweder geeignet große Bodenfliesen oder markiere die Felder mit Straßenkreide oder Klebeband.

Am Boden aufgeklebter Raster
5 x 5 geeignet große Bodenfliesen mit Klebeband umklebt

Kapitän Goldbart durchquerte vor vielen Jahren dieses Schatztal. Auf seiner Reise vergrub er jeden Abend einen Schatz. Fünf Schätze sind insgesamt im Schatztal versteckt. Das Ziel der Schatzsucher ist es, den Weg von Kapitän Goldbart wiederzufinden und alle fünf Schätze zu heben.

Ungefähr sieben Schülerinnen und Schüler gehen gemeinsam auf Schatzsuche. Eine Schulklasse teilt sich somit in drei Gruppen Schatzsucher und drei Spielleiter auf. Jede Gruppe Schatzsucher sucht in ihrem eigenen Schatztal. Die Gruppe Schatzsucher beginnt an einer Seite des Schatztals, der Spielleiter an der rechts angrenzenden Seite.

Vor Beginn des Spiels erstellt der Spielleiter einen Plan, auf welchen Feldern die Schätze vergraben sind. Den Plan sieht nur der Spielleiter, aber kein Schatzsucher.

Die Schatzsucher planen nun einen Weg durch das Schatztal auf die gegenüberliegende Seite. Ein Schatzsucher betritt das erste Feld des geplanten Weges. Der Spielleiter vergleicht mit seinem Plan, ob auf dem Feld ein Schatz liegt.

Spielleiter Lukas vergleicht mit seinem Plan, ob Maria auf einen Schatz stößt.

Auf jedem Feld graben die Schatzsucher gemeinsam nach einem Schatz. Dazu führt die Schatzsuchergruppe insgesamt 20 Kniebeugen aus. Die Schatzsuchergruppe bestimmt selbst, wer wie viele Kniebeugen ausführt. Ihr Ziel ist es, die Kniebeugen schnell durchzuführen, um bald die andere Seite zu erreichen.

Wenn die Schatzsuchergruppe fertig gegraben hat, darf der Schatzsucher im Schatztal ein Feld geradeaus oder diagonal vorwärts weiter gehen. Auf jedem Feld gräbt die Gruppe erneut nach dem Schatz. Wenn der Schatzsucher am gegenüberliegenden Ende ankommt, gibt ihm der Spielleiter bekannt, wie viele Schätze er gehoben hat.

Dann beginnt der nächste Schatzsucher seinen Weg durchs Tal. Die Schatzsucher gewinnen das Spiel, wenn einer von ihnen genau auf Goldbarts Weg geht und alle fünf Schätze hebt.

In der 3A treten aber beim Spiel vermehrt Streitigkeiten auf. Die Schatzsucher beschuldigen die Spielleiter die Lage der Schätze während des Spiels zu ändern um Andere zu ärgern oder Freunden zu helfen. Alexandra hat eine Idee. Der micro:bit legt unparteiisch, zufällig und schnell fest, wo sich die Schätze befinden.

Aufgabenstellung

Schreibe ein Programm mit dem der micro:bit einen zufällig erstellten Weg durch das Schatztal auf seiner LED-Matrix (Leuchtdioden-Matrix) anzeigt.

Dabei entspricht jede LED einem Feld des Schatztals.

Raster und micro:bit im vergleich

Der Weg wird durch Drücken der Taste A angezeigt und geht von links nach rechts auf der micro:bit LED-Matrix.

Weg 1 in Raster
Weg 1 auf der LED-Matrix

Weg 2 in Raster
Weg 2 auf der LED-Matrix

Der Spielleiter verwendet den micro:bit dann während des Spiels um den Weg zu vergleichen.

Materialien

Micro:bit, USB-Kabel, Batterie
Computer
Klebeband

Zeitaufwand

2,5 Stunden

Schwierigkeitsgrad

Kompetenzen

Das solltest du bereits können:

Bewegung und Sport:

Du sollst bereits

mit einer Variable gearbeitet haben.
mit Wenn-Abfragen gearbeitet haben.
mit Für-Schleifen gearbeitet haben.

Beim Programmieren lernst bzw. übst du

Den Umgang mit mehreren Variablen.
Den Umgang mit einem Zufallsgenerator

Bei dieser Aufgabe lernst du auch

eine große Aufgabe in kleine Teilprobleme zu zerlegen.
Spielvereinbarungen anzuerkennen und situativ abzuändern

Unterrichtsfächer

Bewegung und Sport
Informatik
Digitale Grundbildung

Tipps und Hilfestellungen

Erforderliche Programmierblöcke

Ziel

Der micro:bit zeigt einen zufälligen Weg durch das 5 x 5 LED-Raster an.

Vereinbarung

Durch Drücken der Taste A wird der Weg berechnet und angezeigt.
Der Weg verläuft von links nach rechts über das LED-Raster.

Blöcke

1. Variablen werden angelegt, initialisiert und hochgezählt.

2. Das Programm wird durch das Drücken der Taste A aufgerufen.

3. Um einen neuen Weg zu erzeugen müssen wir zuerst alle LEDs ausschalten.

4. In jeder Spalte soll genau eine LED leuchten.

5. Die leuchtenden LEDs werden zufällig ausgewählt

6. Die zufällig ausgewählten LEDs müssen leuchten

7. Die Variablen werden begrenzt, damit der Weg nicht außerhalb der Grenzen unserer LED-Matrix verläuft.

Eckpfeiler zur Programmierung

Nachdem der Weg berechnet wurde, soll dieser beständig angezeigt werden, bis ein neuer Weg berechnet werden soll. Deswegen muss das Programm mit einem Tastendruck gestartet werden.
Um jeden Punkt per Zufall zu bestimmen, benötigt man 2 Variablen, eine für die Spalte, in der man sich gerade befindet und eine für die Zeile.
Der Weg soll von links nach rechts auf dem micro:bit verlaufen. Daher muss in jeder Spalte genau eine LED leuchten.
Damit der Weg zu gehen ist, muss er durchgehend verlaufen. Das heißt zwischen den leuchtenden LEDs darf kein Abstand sein.
Also kann in der nächsten Spalte immer nur die LED die eins höher, eins niedriger oder in derselben Höhe ist leuchten.

Schritt für Schritt zur Lösung

Hinweise zur Lösungsfindung und auch eine mögliche, komplette Lösung findest du auf der Lösungsseite zu diesem Beispiel.

Präsentation und Reflexion

Stelle dein Ergebnis vor! Was kann dein Projekt?
Was hat dir bei der Entwicklung deines Produkts gefallen?
Welche Schwierigkeiten hattest du? Wie konntest du diese lösen?
Erläutere, wie du dein Produkt programmiert hast! (Fachkompetenz stärken)
Was war bei dieser Aufgabe interessant für dich?
Wie gut hat das Spiel Goldbarts Schatztal mit dem micro:bit funktioniert?
Wie sehr hat das Spiel dir und deinen Mitschülerinnen und Mitschülern gefallen?

Weiterentwicklung

Was kannst du mit deiner Wegbestimmung sonst noch machen.

Zwei micro:bits stellen gemeinsam einen Weg auf einem 10 x 5 Raster dar
Vereinfachung: nur ein zufälliges Feld pro Spalte programmieren, statt einem zusammenhängenden Pfad
Es sollen auch Pfade möglich sein, die nach unten, nach oben oder zurück gehen.
Baue einen Zähler ein, der mit der Taste B die gefundenen Schätze mitzählt und mit Schütteln diese 2 Sekunden lang anzeigt.
Die Wege in der Lösung haben eine Angenommen eine LED leuchtet in der 5. Zeile, also der obersten Zeile der LED-Matrix. Dann wählt der Zufallsgenerator mit gleicher Wahrscheinlichkeit die 6. Zeile, die 5. Zeile oder die 4. Zeile für die leuchtende LED in der nächsten Spalte aus. Es gibt aber keine 6. Zeile auf der LED-Matrix. Falls der Zufallsgenerator die 6. Zeile auswählt, wird diese im Programm auf die oberste 5. Zeile geändert. Es leuchtet auch in diesem Fall die LED in der 5. Zeile. Die nächste LED leuchtet daher mit doppelt so hoher Wahrscheinlichkeit in der obersten Zeile, als eine Zeile darunter. Dasselbe gilt auch wenn eine LED in der untersten Zeile leuchtet. Die nächste LED leuchtet dann mit doppelt so hoher Wahrscheinlichkeit wieder in der untersten Zeile, als eine Zeile darüber. Kannst du das Programm umschreiben, so dass es gleich wahrscheinlich ist, dass die LED am Rand oder eine LED weiter innen leuchtet?

Dabei lernst du:

• Wie micro:bits miteinander kommunizieren

• Wie sich Wahrscheinlichkeiten auf Programme auswirken