Turing Tumble

Worum geht es?

Turing Tumble ist eine Kugelbahn, bei der mechanische Computer mit Murmeln/Kugeln gebaut werden sollen, um logische Rätsel zu lösen.

Was bringt das?

Mit Turing Tumble kann gezeigt werden, dass es rein mechanisch möglich ist, alles Mögliche zu berechnen, zu zählen und Muster (von roten und blauen Kugeln) automatisch erstellen zu lassen. Turing Tumble kann somit als mechanisches Computermodell verwendet werden.

• Einfachste Erklärung: Eurer Notebook und euer Smartphone funktioniert wie diese Kugelbahn. Einfach massiv schneller und kleiner.
• Einfache Erklärung: Das Rechnen hängt nicht von der Elektronik ab. Das Prinzip funktioniert auch mit Kugeln auf einer Kugelbahn. Die Kugeln sind vergleichbar mit den Elektronen in den elektronischen Schaltungen.
• Schwierigere Erklärung: Ähnlich wie bei den Pixelbildern können wir damit 1:1 zeigen, wie es der Computer schafft, nur mit 0 und 1 komplexere Dinge zu speichern und zu berechnen. Im Video ist ein 4bit-Zähler zu sehen, der die Anzahl Kugeln zählt, die herunterkommen. Dabei stellen die blauen Pfeile jeweils eine binäre Stelle dar:
  • Zeigt der Pfeil nach links, so ist dies eine 0,
  • zeigt er nach rechts, so entspricht dies einer 1.

Wie lässt sich das vielleicht im Unterricht einsetzen?

Das Produkt ist primär eher für zuhause gedacht. Das Storybook richtet sich an interessierte Kinder, die das Buch lesen und die Rätsel lösen. Die Hersteller bieten jedoch auch ein Handbuch für Lehrpersonen (engl.) und es gibt auch einen schön gemachten und mächtigen Online-Simulator.

Wir haben bisher an der PHSZ keine Zielstufenerfahrung mit TuringTumble. Denkbar wäre aber z.B. eine Demonstration bei der Unterrichtseinheit Binär zählen mit den Händen, da man dort leicht einen Zähler bauen kann, dessen blaue Zahlen sich dann gleich verhalten wie die Finger der ersten Hand.

Derzeit würden wir höchstens empfehlen, ein Gerät pro Schulhaus zu haben, damit das Prinzip gezeigt physisch gezeigt werden kann. Danach könnten die Schülerinnen und Schüler auch mit dem Simulator arbeiten.

9 Aufgaben-Karten zum Turing Tumble

Gerhard Brandhofer von der PHNÖ hat 9 Aufgabenkarten für den Turing-Tumble auf deutsch unter einer CC-Lizenz veröffentlicht. Er schreibt dazu:

"Auf den EIS Karten befinden sich Arbeitsaufträge für Schüler/innen. Damit sollen diese Karten Grundlage für ein problemorientiertes, selbstständiges Lernen sein. Wenn die Aufgabe gelöst ist (oder nicht gelöst werden kann) kann man mit Hilfe des QR Codes zur Anleitungsseite gelangen. Selbstverständlich können die Hilfestellungen auch ohne EIS Karte verwendet werden, das ist gerade bei den ersten Aufgaben einer Serie durchaus sinnvoll. Jede EIS Karte lässt eine freie Interpretation des Arbeitsauftrages zu, enthält Anregungen zur Erweiterung des jeweiligen Projektes und gibt Hinweise zu einem möglichen Lernsetting. Die EIS Karten stehen im Format A4 zum Download zur Verfügung, können aber beim Ausdruck problemlos auf A5 verkleinert werden!

1. Schwerkraft: >Die Rampe nutzen	EIS Karte Turing Tumble #1
2. Wiedereintritt: Nur eine Farbe soll zum Ziel kommen	EIS Karte Turing Tumble #1
3. Zündung: Auf rot folgt blau	EIS Karte Turing Tumble #1
4. Fusion: Zwei Stränge nutzen	EIS Karte Turing Tumble #1
5. Entropie: Eine Kreuzung	EIS Karte Turing Tumble #1
6. Alles oder nichts: Ein Bit	EIS Karte Turing Tumble #1
7. Doppelbindung: Kreuzung und Bits	EIS Karte Turing Tumble #1
8. Binärzahlen: Zählen mit Bits	EIS Karte Turing Tumble #1
9. Binärzahlen subtrahieren: Zählen mit Bits	EIS Karte Turing Tumble #1

Quelle: https://eis.ph-noe.ac.at/eis-karten-turingtumble/

TU it yourself: Aufgaben der TU Berlin

Auch die TU Berlin hat 20 Übungen für den Turing Tumble erstellt: https://www.tu.berlin/eecs/dein-labor/projekt-turing-tumble

Erklärungen der Uni Regensburg

Die Uni Regensburg erklärt den Turing Tumble mit einem Foliensatz

Wie kommt man zu einem Turing Tumble

Das Produkt ist in der Schweiz bestellbar (ca. CHF 80.-), z.B. bei educatec.ch. Es ist auch ausleihbar in der Bibliothek der PHSZ in Goldau.

Weiterführende Links

• Hersteller: https://www.turingtumble.com/
• Handbuch für Lehrpersonen (engl.)
• Übungsbuch (engl.)
• Schön gemachter und mächtiger Online-Simulator
• Weiters Beispiel eines Holz-Murmel-Rechners

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Tic-Tac-Toe als Kugelbahncomputer