4 Bedingte Wiederholung

Bei vielen Arbeiten hat der Roboter eine Teilaufgabe solange auszuführen bis eine bestimmte Bedingung eintritt oder nicht mehr gegeben ist. Typisches Beispiel ist das Fahren auf einer weißen Fahrfläche bis die Farbe des Untergrunds zu schwarz wechselt. Dies lässt sich auf zwei unterschiedliche Arten modellieren:

1. Der Roboter prüft mit Hilfe eines Sensors die Farbe der Fahrfläche. Falls Sie weiß ist, fährt er ein kleines Stück. Dann prüft er die Farbe wieder, und so fort. Falls die Farbe nicht mehr weiß ist, ist dieser wiederholte Ablauf beendet.
2. Der Roboter fährt, während der Sensor in einem gleichzeitig laufenden (nebenläufigen) Prozess die Farbe der Fahrfläche testet. Falls die Farbe schwarz wird, übernimmt dieser Prozess die Kontrolle über die Motorsteuerung und stoppt den Antrieb.

Da der zweite Ansatz über die Thematik "algorithmische Grundstrukturen" hinausgeht, verwenden wir den ersten und führen damit die bedingte Wiederholung ein. Dabei verzichten wir in dieser Phase auf die Unterscheidung zwischen Anfangs- und Endebedingung und sprechen von „bedingter Wiederholung“.

Wiederholte Abfrage von Sensorwerten

Ein typische Eigenschaft von Roboterfahrzeugen (siehe Mars Mission) ist das Entdecken von abschüssigen Stellen der Fahrfläche, an denen der Roboter anhalten bzw. umkehren muss. Solche Situationen werden mit Hilfe des Lichtsensors entdeckt, denn der Abgrund reflektiert im allgemeinen weniger Licht als die Fahrbahn. Damit ist die Aufgabenstellung klar: "Der Roboter soll geradeaus fahren solange er sich auf einer hellen Fahrfläche befindet und dann stehenbleiben."

Vordere Reihe links: "Roboter", rechts "Sensor" - hintere
Reihe: links "Kontrolle", rechts verdeckt "Anweisungsgeber"

Es empfiehlt sich, diesen Ablauf den Lernenden in Form eines Rollenspiels deutlich zu machen. Wie in der zweiten Unterrichtseinheit übernimmt ein Schüler die Computerrolle, der zweite gibt die Anweisungen. Ein dritter Schüler übernimmt die Rolle des Sensors, der auf Nachfrage die Helligkeit des Untergrunds meldet. Es steht folgender Befehlssatz zur Verfügung: "Gehe einen Schritt vorwärts", "Melde die Bodenhelligkeit". Der Anweisungsgeber entscheidet also in Abhängigkeit von der Helligkeitsmeldung, ob der Roboter einen Schritt weiter geht. Der Vorgang wiederholt sich, solange die Fahrfläche weiß ist. In der Praxis kann ein schwarzer Fotokarton am Boden das Ende der Laufstrecke markieren.

Nachdem der Ablauf auf diese Weise modelliert wurde, wird der Wiederholungscharakter des Vorgangs herausgearbeitet und der Unterschied zu den Wiederholungsaufgaben der Unterrichtseinheit 2 betrachtet. Ebenso sollte der Unterschied zur bedingten Anweisung aus der UE 3 besprochen werden. Anschließend werden die Ergebnisse schriftlich festgehalten und die Verwendung des RCX-Symbols für die bedingte Wiederholung erklärt.

Wiederholung mit Anfangs- oder Endebedingung

Im Rollenspiel fragt der Anweisungsgeber den Sensorwert ab, bevor er die Anweisung zum Weitergehen gibt. Dies erscheint allen Beteiligten natürlich und sinnvoll. Die RIS-Programmieroberfläche stellt nun zwei verschiedene RCX-Symbole für die bedingte Wiederholung bereit: die Wiederholung mit Anfangsbedingung und die Wiederholung mit Endebedingung.

Auch für die Formulierung einer bedingten Wiederholung gibt es zwei Arten: Der Roboter wiederholt eine Aktion "solange die Fahrfläche hell ist" oder er wiederholt die Aktion "bis die Fahrfläche dunkel bzw. nicht hell ist". Dabei wird die erste Formulierung verwendet um eine Wiederholung mit Anfangsbedingung zu auszudrücken die zweite dementsprechend für eine Wiederholung mit Endebedingung.

Hier sollte man sich für eine Wiederholungsart und Sprechweise entscheiden und sie konsequent verwenden oder sich in einer späteren Unterrichtseinheit gründlich mit den Unterschieden zwischen den beiden auseinandersetzen.

Die Teams implementieren und testen anschließend ihre Lösungen und stellen sie kurz vor. Die Lernziele müssen weiter gefestigt werden. Dies geschieht mit zwei weiteren Aufgaben, die auf dem AB bereitgestellt werden. Die bearbeiteten Aufgaben werden am Ende gründlich besprochen. Auf Lösungsvarianten muss eingegangen werden. Unter allen Umständen sollte vermieden werden, dass die Lernenden nach dem Versuch-und-Irrtum-Prinzip Symbole aneinanderreihen bis das gewünschte Verhalten erreicht ist.