Das Problem des Affenpuzzles
Das Affenpuzzle zeigt Schülern eindrucksvoll die Komplexität von Algorithmen in anschaulicher Weise für unterschiedlichste Jahrgangsstufen.
Das Problem des Affenpuzzles
Der vorliegende Artikel stellt das Problem des Affenpuzzles vor und bietet Möglichkeiten für den Unterrichtseinsatz an. Puzzles sind bereits Kleinkindern bekannt und je nach Größe eines Puzzles, wächst die Komplexität erfahrungsgemäß.
Aus dem Alltag kennt man die Probleme, wenn man Puzzle mit einheitlichen Flächen lösen möchte, etwa ein Himmel oder eine Wasseroberfläche. Die Lösungsstrategie muss von einem systematischen Suchen und dem Erkennen von Strukturen zu einem beliebigen Austesten der Puzzleteile abgeändert werden.
Für Viele ist es jedoch tatsächlich überraschend, dass selbst einfachste Puzzle schnell die leistungsfähigsten Computer an ihre Grenzen bringen.
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Das elektronische Schulbuch inf-schule.de bietet vielfältige Inhalte aus dem Informatikunterricht, u.a. beim Thema Affenpuzzle auch ein spielbares Applet.
- Vorstellung Affenpuzzle Was ist ein Affenpuzzle?
- Einsatz im Unterricht Wie passt das Affenpuzzle in den Unterricht?
Vorstellung Affenpuzzle
Das Affenpuzzle besteht aus quadratischen Puzzleelementen, welche jeweils zu einem einheitlich gefärbten Affen zusammengesetzt werden müssen. Bei einem Puzzle mit 2x2-Teilen ergeben sich schon 6144 Möglichkeiten. Ein Puzzle mit 3x3-Teilen besitzt bereits über 95 Milliarden Möglichkeiten!
Herkömmliche Puzzles besitzen meistens Puzzleteile für den Rand und sind nicht quadratisch, sondern rechteckig. Betrachtet man nun ein 3x3-Puzzle, so ergeben sich nur noch 32 Möglichkeiten. Des Weiteren sind die Puzzleteile gestanzt und das Erkennen der Formen erleichtert das Lösen zusätzlich.
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Einsatz im Unterricht
Das Affenpuzzle ist vielseitig einsetzbar. Als praktische Anwendung für das Benennen großer Zahlen oder als Vertiefung beim Zählprinzip bereits in der 5. Jahrgangsstufe. Mit dem Abgrenzen des quadratischen Affenpuzzles zu gestanzten Puzzles ist das Zählprinzip sowohl erfahrbar durch das schnelle Lösen, als auch mathematisch modellierbar. Dies sollte aber nur für kleine Puzzles geschehen.
Daneben ist ein Einsatz in Vertretungsstunden gut vorstellbar. Das Niveau kann über den Einsatz von Bastelbögen bis zum mathematischen Modellieren beinahe beliebig gesteigert werden. Für konkrete Aufgaben bietet sich beispielsweise ein Blick in das Archiv des Bundeswettbewerbs für Informatik inklusive Lösungen an.
Konkret im Lehrplan erscheinen Komplexitätsaussagen im Fach Informatik 12 im Lernbereich 5: Praktische Grenzen der Berechenbarkeit. Unterstützt wird dabei die Lehrkraft durch die hervorragenden didaktischen Materialien der Initiative Inf-Schule.de.
Hinweis
Die Website AbenteuerInformatik@School bietet für Schüler einen Bastelbogen in Farbe/SW mit vielfältgen Unterrichtsmaterial für Lernende.
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