Pacman

In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler das Spiel Pacman zu programmieren. Pacman ist fester Bestandteil der Kulturgeschichte der Computerspiele. Aus Sicht der Programmierung ist zum einen die Steuerung von Pacman spannend, der sich ständig bewegt und durch die Tastensteuerung nur die Richtung ändert. Das zweite zentrale Element sind die Geister, die sich zunächst nur zufällig bewegen. RULER.game bietet die Möglichkeit, die Geister intelligent zu machen und eröffnet damit die Möglichkeit, künstliche Intelligenz zu thematisieren.

Pac-Man ist ein Arcade- und Videospiel, das erstmals am 22. Mai 1980 von Namco in Japan als «Puck Man» für Arcade-Automaten veröffentlicht wurde.Das Spielprinzip besteht darin, dass die Spielfigur Pac-Man Punkte in einem Labyrinth fressen muss, während sie von Gespenstern verfolgt wird. Frisst man eine «Kraftpille», kann man für eine gewisse Zeit umgekehrt selbst die nun blau eingefärbten Gespenster verfolgen. Wenn man das Symbol nicht frisst, verschwindet es nach einiger Zeit wieder. Sind alle Punkte gefressen, gelangt man in den nächsten Level.Es erschienen zahlreiche Klone, Varianten und Weiterentwicklungen des Spiels für so gut wie alle Betriebssysteme.

Funfacts zu Pacman

Pacman wurde ursprünglich Puck-Man genannt, aber die Entwickler befürchteten, dass die Spieler das «P» in ein «F» ändern könnten.
Das höchstmögliche Ergebnis, das man in Pacman erzielen kann, ist 3.333.360 Punkte. Dafür müssen bei jedem Powerpunkt alle Geister gefressen werden.
Es gibt einen Fehler im 256. Level, der einen Teil des Bildschirms unspielbar macht.
Laut Guinness-Buch der Rekorde ist es David Race aus den USA, der das Spiel in 3 Stunden, 28 Minuten und 49 Sekunden beendet hat.
Die Geister haben alle unterschiedliche Eigenschaften: Blinky: Der rote Geist, der Pacman verfolgt. Pinky: Der pinke Geist, der Pacman in die Falle lockt. Inky: Der blaue Geist, der sich zufällig bewegt. Clyde: Der orange Geist, der sich von Pacman fernhält.

Zur Geschichte von Pacman

Pacman Gameplay

Über diese Unterrichtseinheit

Ziel der Unterrichtseinheit ist den SuS zu ermöglichen, selbst ein funktionierendes Computerspiel zu programmieren. Dabei lernen die SuS, wie man intelligente Geister programmiert und schärfen so ihr Verständnis für künstliche Intelligenz.

Voraussetzungen:

Beamer, an welchem die LP das Programmieren erklären kann oder die Spiele gezeigt werden können.
Tablet: idealerweise für alle Lernenden ein Gerät.
Zeichenmaterial (Papier, Filz- und Farbstifte)

DAUER:

Die Unterrichtseinheit sollte 4-6 Lektionen umfassen. Idealerweise in Doppellektionen.

Materialien

Schülermaterialien zebis.digital: https://zeb.is/11YSMR

Kompetenzerwartungen

Lehrplan 21

MEDIENKOMPETENZEN

MI.1.1 a:Die SuS können sich über Erfahrungen in ihrer unmittelbaren Umwelt, über Medienerfahrungen sowie Erfahrungen in virtuellen Lebensräumen austauschen und über ihre Mediennutzung sprechen.

MI.1.3. b: Die SuS können einfache Bild-, Text-, Tondokumente gestalten und präsentieren.
MI.1.3. f: Die SuS können Wirkungen eigener Medienbeiträge einschätzen und bei der Produktion entsprechend berücksichtigen.

INFORMATIKKOMPETENZEN

MI.2.2 a: Die SuS können formale Anleitungen erkennen und ihnen folgen.
MI.2.2 b: Die SuS können durch Probieren Lösungswege für einfache Problemstellungen suchen und auf Korrektheit prüfen.
MI.2.2 e: Die SuS verstehen, dass ein Computer nur vordefinierte Anweisungen ausführen kann und dass ein Programm eine Abfolge von solchen Anweisungen ist.
MI.2.2 f: Die SuS können Programme mit Schleifen, bedingten Anweisungen und Parametern schreiben und testen.

MI.2.3 a: Die SuS können Geräte ein- und ausschalten, Programme starten, bedienen und beenden sowie einfache Funktionen nutzen.
MI.2.3 d: Die SuS können mit grundlegenden Elementen der Bedienoberfläche umgehen.

Lernziele

Anwendungskompetenzen

Ich kann den Computer einschalten und prüfen, ob das Gerät mit dem Internet verbunden ist.
Ich kann einen RULER.game starten und eine Website aufrufen.
Ich kann die Grundfunktionen des Lernprogramms RULER.game zum Programmieren und zu Gestalten meiner Spielwelt anwenden.

Programmieren / algorithmisches Denken

Können Sequenzen mit abhängigen und unabhängigen Regeln programmieren.
Können Regeln mit bedingten Anweisungen schreiben.
Erkennen Regeln mit bedingten Anweisungen in ihrem Lebensalltag.

Überfachliche Kompetenzen

Selbstreflexion: Die SuS können aus Selbst- und Fremdeinschätzungen gewonnene Schlüsse umsetzen.

Selbstständigkeit: Die SuS können sich auf eine Aufgabe konzentrieren und ausdauernd und diszipliniert daran arbeiten.

Aufgaben/Probleme lösen: Die SuS können neue Herausforderungen erkennen und kreative Lösungen entwerfen.

Konfrontieren

Ziel dieser Lernphase ist es, das Interesse für Pacman zu wecken und die Präkonzepte der SuS zu künstlicher Intelligenz zu erfahren.

Mögliches Vorgehen

Die Lehrperson fragt die SuS, wer schon einmal Pacman gespielt hat. Sie fordert die SuS auf, die Interaktionen in Pacman zu beschreiben.
Gemeinsam das Video zur Geschichte von Pacman und das Gameplayvideo schauen.
Präkonzepte KI festhalten: Die SuS erhalten das Arbeitsblatt KI und füllen dieses aus.

AB_PräkonzeptKI Herunterladen

Erarbeiten 1: Interaktionen beschreiben

In der ersten Erarbeitungsphase sollen die SuS die Interaktionen in Pacman beschreiben. Dazu spielen sie eine Runde Pacman und schreiben auf, welche Figuren in Pacman vorkommen und wie diese miteinander interagieren.

Mögliche Lösung:

Pacman lässt sich mit den Pfeiltasten steuern.
Pacman bewegt sich automatisch über den Boden, kann aber nicht über Wände gehen.
Die Punkte löschen, wenn Pacman oberhalb ist.
Die Geister verfolgen Pacman (manchmal)
Die Geister können nicht über die Wände gehen.
usw.

Um ein Spiel zu erstellen, müssen diese Spielmechaniken nun als Regeln programmiert werden. Die Sprache gibt uns einen Hinweis, wie diese Regeln aussehen können. Die Nomen in der Beschreibung entsprechen den Figuren, die wir im Game benötigen: Pacman, Boden, Wände, Geister und Punte. Die Verben beschreiben der Verhaltensweisen: steuern, bewegt sich auf, verfolgen usw.

Erarbeiten II: Pacman programmieren

Mit dieser Anleitung sollen die SuS Pacman programmieren können.

Kriterien zur Selbstbeurteilung

1. Ich kann Agenten mit selbst gezeichneten Bildern erstellen.

2. Ich kann Pacman programmieren, dass er sich mit den Pfeiltasten bewegen lässt.

4. Ich kann Pacman programmieren, dass er die Punkte einsammelt.

5. Ich kann die Geister programmieren, dass sie sich zufällig bewegen.

6. Ich kann die Geister programmieren, dass sie Pacman verfolgen.

7. Ich kann beim Programmieren konzentriert arbeiten.

8. Ich kann neue Herausforderungen erkennen und kreativ eigene Elemente in mein Computerspiel einbauen.

Anwenden/Vertiefen: Pacman verbessern

In dieser Lernphase versuchen die SuS ihren Pacman so zu optimieren, dass dieser für andere spielbar wird. Zudem gestalten sie ihre Spielwelt selbst und verzichten auf vordefinierte Figuren.

Mögliche Aufgaben zur Weiterarbeit

Überlege dir eine neue Geschichte für das Spielprinzip Pacman. Eine Figur A flieht von einer anderen Figur B und sammelt Dinge ein. Das könnte eine Maus sein, die von einer Katze flieht und Käse einsammeln.

Die SuS erstellen ein neues Projekt. Sie zeichnen deine Spielwelt komplett neu und programmiere diese. Gelingt es ihnen das Game zu programmieren, ohne die Lösung anzuschauen?

Sie gestalten ein Labyrinth, dass es keine einzige Sackgasse gibt.

Sie gestalten das Spiel so, dass es niemand das erste Mal schafft – aber spätestens beim 10. Versuch schafft.

Die SuS testen gegenseitig ihre Games und geben sich eine Rückmeldung.

Transfer: Eigene Spielidee entwickeln

Entwickle eine eigene Spielidee.

Präsentiere deine Spielidee in der Klasse.

Summative Beurteilung

Methodischer Hintergrund

Im folgenden Video erklärt Roman Schurter von der PH Luzern die wichtigsten Elemente des LUKAS Modell.