Steun onze actie WeGoSTEM

Voor onze actie WeGoSTEM zoeken we nog vrijwilligers. Doe mee via WeGoSTEM.be/meedoen

Bouw een levende fax! Een CSUnplugged spel.

Het CS Unplugged handboek bevat een interessante verzameling van Computer Science (informaticawetenschappen) gerelateerde spelletjes. Deze spelletjes vereisen zo goed als geen materiaal (je hebt zelfs geen computer nodig) en kunnen gespeeld worden met kinderen en tieners. Elk spel is zodanig opgevat dat de spelers zelf oplossingen moeten bedenken voor een probleem. Na ieder spel is het aangewezen om de verschillende oplossingen in groep te bespreken. Op deze manier leren jongeren niet alleen dat er meerdere oplossingen bestaan voor een probleem, maar ook dat verschillende oplossingen verschillende kwaliteiten kunnen hebben.


Verzenden van informatie

Eén van de hoofdstukken, Colour by numbers, uit het CS Unplugged handboek gaat over het voorstellen van beelden door bits. Door de activiteit leren jongeren hoe beelden en andere gegevens verwerkt en verzonden kunnen worden door faxmachines, computers en andere apparaten. In het kader van het CErrobotics project hebben we dit spel aangepast en laten we leerlingen hun eigen systeem bedenken.

Links met leerplan

  • Wiskunde
  • Technologie
  • Informaticawetenschappen

Vaardigheden

  • Tellen
  • Grafisch voorstellen
  • Samenwerken
  • Probleemoplossend werken

Leeftijd

  • Vanaf 11 jaar, een basis over binair tellen (via het binair tellen spel) is mooi meegenomen

Duur

Ongeveer 45 minuten

Materiaal

Elke groep van 3 tot 7 kinderen heeft het volgende nodig:

Instructies

Vraag uit de groep enkele vrijwilligers die houden van tekenen en laat hen iets tekenen op de rasters door de vakjes zwart te maken. Deze kinderen zijn de artiesten. Zet hen op een rij aan één kant van de ruimte. Vraag vervolgens enkele nieuwe kinderen die houden van tekenen en zet hen rechtegenover de artiesten aan de andere kant van de ruimte. Deze kinderen zijn de printers. Vraag vervolgens per artiest en per printer een assistent. Deze assistenten noemen we modulatoren en demodulatoren. Laat de modulatoren plaatsnemen achter de printers en de demodulatoren achter de printers. Tenslotte vertel je de andere kinderen dat zij het netwerk voorstellen. Elk artiest/modulator en printer/demodulator paar moet minstens twee extra kinderen hebben die de berichten kunnen ronddragen. De ruimte ziet er dan uit als volgt:

CS Unplugged sketch

Vraag de teams om samen te komen en vertel hen dat ze een manier moeten bedenken, een protocol, waarmee ze een getekende figuur kunnen voorstellen door middel van positieve gehele getallen zodat deze getallen één per één verzonden worden via het netwerk van artiest/modulator naar printer. Het verzenden wordt dan gesimuleerd doordat de kinderen lopen van de ene kant naar de andere kant. Het einddoel is dat de tekening van de artiesten verzonden kan worden naar de printers zonder dat de printers de tekening zien.

Bij sommige leeftijdsgroepen is het belangrijk om goed te verduilijken wat een positief geheel getal is en dat er slechts één getal per keer mag doorgegeven worden. Met andere woorden, één getal is gelijk aan één keer lopen, én de individuele digits van deze nummers kunnen niet afzonderlijk gespeld worden! Je kan eventueel extra beperkingen opleggen. Zeg bijvoorbeeld dat enkel getallen van 0 tot en met 300 gebruikt mogen worden om de tekening voor te stellen.

Wanneer de teams een systeem bedacht hebben nemen ze hun originele plaatsen weer in (zie sketch bovenaan). Verzamel vervolgens alle tekenen en verspreid deze willekeurig over de artiesten. Zodoende vermijd je dat de printers tijdens het afspreken van het protocol de tekening die ze moeten maken al gezien hebben. Geef vervolgens het startsignaal waarop het versturen kan beginnen!

In de praktijk

Een aantal jaar geleden probeerden we dit voor het eerst met een groep van jongeren tussen de 11 en 18 jaar. Ondertussen werd de activiteiten reeds door duizenden leerlingen gedaan. Onze eerste keer verliep als volgt:

  1. We verdeelden de groep in 3 teams van 7 personen;
  2. De jongeren kregen een 15-tal minuten om hun eigen protocol te bedenken;
  3. Vervolgens hadden ze ongeveer 40 minuten nodig om de tekening te versturen a.d.h.v. getallen.

Op het einde van het spel was er één groep die de volledige tekening zonder fouten kon verzenden. Alle andere groepen hadden een werkend protocol maar konden de figuur niet foutloos oversturen (bijv. doordat één van de jongeren tijdens het lopen een getal vergat of doordat een kleine omzettingsfout gemaakt werd bij het omzetten van getal naar tekening).

CS Unplugged Game

De jongeren vonden volgende protocollen:

Tean 1 Voor elk zwart vakje in een rij werd een nummer van 1 t.e.m. 16 verzonden. Om van rij te veranderen werd een 0 verzonden.

Team 2 Deze groep construeerde een nummer van vier digits voor elk zwart vakje. De eerste twee digits bepaalden de kolom, de laatste twee digits de rij. De groep zeurde welliswaar een beetje aangezien een 0 werd verzonden indien kolom < 10 was. Om dit te vermijden vermelden we nu expliciet bij ieder spel dat de individuele digits niet gespeld mogen worden.

Team 3 Voor iedere rij werd een nummer geconstrueerd door de posities van zwarte vakjes achtereen te plaatsen. deze groep had echter grote moeilijkheden door de grote nummers die werden bekomen wat uiteindelijk leidde tot het slechtste resultaat.

Op basis van de door leerlingen gevonden protocollen, kunnen we besluiten dat men expliciet moet zeggen om de digits van de getallen niet te spellen. Indien de leerlingen hulp nodig hebben kan men eventueel ook suggereren dat de getallen kleiner dan 16 moeten zijn.

Discussie

Zoals bij elk CS Unplugged spel, is de discussie achteraf enorm belangrijk. In ons geval kan het spel gekoppeld worden aan beeldrepresentatie, data transfer, omgaan met ruis, bandbreedte en compressie. Enkele vragen die je kan stellen zijn:

  • Hoe zou je jouw protocol veranderen als de grootte van het raster onbekend is?
  • Hoeveel nummers zou je verzenden als je een wit beeld zou versturen of een volledig zwart?
  • Hoe zou je het aantal verzonden nummers kunnen verlagen?
  • Wat is het effect van fouten in de verzonden nummers op het uiteindelijke beeld?