ICT_Python

Lehrpersonen: KI & Snake

Rahmen und Lernziele

Zielgruppe: 14–16 Jahre, Python-Grundlagen aus den Mini-Games. Umgebung: vorhandenes Python und VS Code, Pygame, freigegebener KI-Textchat im Browser. Keine Editor-Agenten oder API-Schlüssel erforderlich.

Nach den ersten 120 Minuten inklusive 10 Minuten Pause können die SuS eine Grenze von KI benennen, einen konkreten Prompt formulieren, das Pygame-Fenster ausführen und eine kleine Änderung erklären und testen. Das vollständige Snake ist Material für eine anschliessende Einheit von etwa 90–120 Minuten, kein Pflichtziel der ersten zwei Stunden.

Vor der Stunde

Installation mit dem tatsächlichen Schülergerät und Schulnetz testen: .venv, Paketinstallation, Interpreterwahl, Fensterstart und Tastatur.
Eine auf den Schulgeräten funktionierende Python-Version festlegen. Das Material wurde mit Python 3.11 und Pygame 2.6.1 geprüft; keine automatische Kompatibilitätszusage für jede neue Python-Version.
Die drei Dateien unter beispiele/snake und das Lernprotokoll vorab verteilen oder über die Lernseiten bereitstellen.
Freigegebene KI-Zugänge, Altersbedingungen und nötige Einwilligungen vorab mit der Schule klären. Niemand muss spontan ein privates Konto eröffnen oder Zugangsdaten teilen.
Für fehlenden Zugang, Nutzungslimits oder Netzprobleme die vorbereiteten Hinweise dieser Seiten und den Code lokal bereithalten. Partnerarbeit an einem erlaubten Zugang oder eine Lehrperson-Demo ermöglichen dieselbe Lernaufgabe.
Snake Advanced nur kurz als späteren Kreativausblick zeigen; für die ersten Schritte die einfache Version verwenden.

Ablauf: 120 Minuten

Minuten	Aktivität	Material / Ergebnis
0–10	Einfaches Snake zeigen, Spielregeln sammeln	`03_snake.py`; Was muss das Programm speichern?
10–25	KI-Theorie und Regeln diskutieren	KI verstehen; ein Beispiel für einen plausiblen Fehler
25–40	Raster und Spielschleife an der Tafel	Spielfenster; Raster- in Pixelposition umrechnen
40–50	«Mach Snake» gemeinsam verbessern; falsche Randprüfung untersuchen	Prompt mit Ziel, Kontext und gewünschter Hilfe
50–60	Pause
60–80	Umgebung einrichten, Chat oder Alternative bereitstellen	Setup; Fenster startet und schliesst
80–90	Startcode lesen, Position oder Farbe ändern	`01_spielfenster.py`; Vorhersage und Beobachtung
90–105	Etappe 2 öffnen; Randfarbe mit KI oder Hilfekarte ergänzen	Bewegung; `02_bewegung_eigen.py`
105–115	Vier Ränder testen, eine Zeile dem Partner erklären	Lernprotokoll mit Erwartung und Ergebnis
115–120	Exit-Ticket	«Mein Test», «Meine Erklärung», «Meine offene Frage»

Bei Setup-Verzögerungen endet das Pflichtziel nach Etappe 1 mit einer Farbänderung und einem nachvollziehbaren Test. Die Randaufgabe verschiebt sich in die nächste Stunde. Schnelle Gruppen untersuchen die Körperliste, ohne den gemeinsamen Reflexionsteil auszulassen.

Fortsetzung: einfaches Snake

Vorschlag für weitere 90 Minuten: 10 Minuten Rückblick, 20 Minuten Körperliste, 20 Minuten Futter/Wachstum, 20 Minuten Kollision/Neustart, 15 Minuten Partnerprüfung, 5 Minuten Dokumentation. Bei Bedarf zusätzliche 30 Minuten zum Lesen und Erklären des Codes einplanen. Die vollständige Lösung ist auf Etappe 5 verfügbar. SuS müssen nicht alle Pygame-Befehle auswendig reproduzieren.

Vorbereitete Hilfekarte: Farbänderung ohne KI-Zugang

Frage zuerst: «Wo entscheidet dein Programm bereits, ob eine Bewegung erlaubt ist?» Die Farbe muss in beiden Zweigen dieser Entscheidung gesetzt werden. Der passende Ausschnitt ist:

if 0 <= neu_x < SPALTEN and 0 <= neu_y < ZEILEN:
    x, y = neu_x, neu_y
    farbe = (80, 220, 120)
else:
    farbe = (240, 70, 70)

Danach im vorhandenen pygame.draw.rect den bisherigen Farbwert durch farbe ersetzen. Das ist ein Ausschnitt für Etappe 2, kein eigenständig startbares Programm. Test: alle vier Ränder, vom Rand weglenken und Esc. Erwartet: rot bei blockiertem Schritt, grün bei erlaubtem Schritt.

Lösungshinweise für Denkfragen

Fenster: 24 × 25 = 600 Pixel breit. (10, 4) entspricht (250, 100) Pixeln. Ereignisse sind auch zum Schliessen nötig.
Bewegung: Nach drei Schritten von (5, 8) nach rechts steht der Kopf bei (8, 8). Gültige Spalten sind 0–23. Die Richtung bleibt zwischen Tastendrücken gespeichert.
Körper: Vorne einen Kopf anfügen, hinten ein Feld entfernen; beim Fressen das Entfernen auslassen.
Selbstkollision: Die im selben Schritt verschwindende Schwanzspitze darf betreten werden. Das übrige Körperstück ist ein Hindernis.
Steuerung: Rechts → oben → links vor dem nächsten Schritt wäre trotz einzelner erlaubter Drehungen eine indirekte Umkehr. Nur eine Drehung pro Schritt zulassen.
Volles Feld: Kein freies Futterfeld bedeutet Sieg statt einer endlosen Zufallssuche.

Prüfungen und Beurteilung

Die Prüfsuite tests/test_snake.py kontrolliert Spielregeln und startet alle drei Programme mit einem unsichtbaren SDL-Testfenster. Aus dem Repository-Hauptordner, mit einem Python mit installiertem Pygame:

python -m unittest discover -s tests -p test_snake.py

Zusätzlich vor Ort prüfen: sichtbare Darstellung, Fensterfokus, vier Richtungen, Game Over, R und Esc. Automatische Tests ersetzen den Test auf Schulgeräten nicht.

Kriterium	Erfüllt, wenn …
Auftrag	Eine kleine Änderung und klare Grenzen formuliert sind
Verständnis	Mindestens eine relevante Zeile korrekt erklärt wird
Prüfung	Normalfall, Grenzfall und bisherige Funktion dokumentiert sind
Transparenz	Übernommene und verworfene KI-Hilfe benannt wird

Bewerte das Vorgehen und Verständnis, nicht die Länge der KI-Antwort oder die Menge neuer Features. Ein nicht gelöster Fehler mit sauberem Testprotokoll ist ein sinnvoller Lernstand.

Quellen und Pflege

Offizielle technische Quellen: Pygame, Ereignisse, Zeitsteuerung. Für didaktische Anregungen: OpenAI: Bildung. Anbieterbedingungen und schulische Vorgaben vor jedem Durchlauf erneut prüfen; dieses Material setzt keinen bestimmten Modellnamen oder ein festes Nachrichtenkontingent voraus.

Nach Änderungen an den Python-Dateien synchronisiert python scripts/sync_snake_docs.py die vollständigen Codeblöcke und das Downloadpaket. python scripts/sync_snake_docs.py --check prüft, ob sie aktuell sind.